液体动压型机械密封多场耦合计算及瞬态特性研究

发布时间：2018-04-27 18:04

  本文选题：动压型机械密封 + 多场耦合　； 参考：《江苏大学》2017年硕士论文

【摘要】：液膜润滑特性是影响动压型机械密封性能的关键。由于动压型机械密封间隙内液膜在厚度方向的尺寸极小,获得精确的间隙内流场参数比较困难,目前大量的研究都仅基于间隙内流场的稳态计算结果,往往忽略了端面变形导致的密封结构变化和液膜本身的非定常特性。本文在国家自然科学基金项目(51279067)的资助下,以螺旋槽造型的液体动压型机械密封为研究对象,在前人研究的基础上,进一步完善动压型机械密封多场耦合计算模型和非定常计算分析方法,研究多场耦合作用下密封环的变形规律及考虑端面变形后液膜的瞬态特性,并通过对不同槽型参数进行正交试验,分析各槽型参数对多场耦合作用下机械密封特性的影响规律。具体的研究工作及结论如下:1、提出适用于常规工况下液体动压型机械密封多场耦合计算模型及非定常分析方法,获得了螺旋槽动压型机械密封在不同多场耦合作用下的瞬态特性,该方法也可用于其他类似的微间隙流动非定常耦合研究。2、基于动环-液膜-静环双向流固耦合模型,在考虑密封环力变形的情况下对螺旋槽动压型机械密封间隙液膜进行非定常计算,并对变形后的密封环结构特征和密封间隙内流场特性进行了分析,得到了密封环变形分布和应力应变随时间的变化规律,以及流固耦合作用下液膜瞬态特性和密封性能的变化情况,发现力变形会明显影响液膜压力脉动特性和密封性能。3、对考虑变形前后液膜温度场进行对比与非定常分析,进而提出适用于常规工况的螺旋槽动压型机械密封双向流固热耦合计算模型,分析了双向流固热耦合作用下密封环的应力、应变分布规律,并对不同物理场耦合下的液膜瞬态特性及密封性能参数进行对比,得到了压力场与温度场对机械密封多场耦合非定常特性的影响规律。4、根据提出的机械密封流固热多场耦合计算模型,以密封环最大变形量、压力脉动系数及三个密封性能参数为分析对象,选取槽径比、槽宽比、螺旋角和槽深四个槽型参数进行正交试验,研究不同槽型参数对密封特性的作用大小,得到了各参数对不同对象的影响水平,并总结出了具有较低压力脉动程度和较好密封性能的槽型参数范围。5、对不同参数组合的机械密封进行密封性能试验,通过测量得到的摩擦扭矩与数值计算结果之间的比较分析,验证了本文多场耦合计算方法的合理性和正交试验结果的正确性。
[Abstract]:In this paper , the dynamic pressure type mechanical seal multi - field coupling calculation model and the unsteady calculation method are analyzed . The dynamic pressure type mechanical seal multi - field coupling calculation model and the unsteady method are analyzed .

【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH136

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 HU Songtao;HUANG Weifeng;LIU Xiangfeng;WANG Yuming;;Influence Analysis of Secondary O-ring Seals in Dynamic Behavior of Spiral Groove Gas Face Seals[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2016年03期

2 陈汇龙;刘金凤;任坤腾;李同;付杰;邹强;殷云潇;;基于响应面法的上游泵送机械密封优化[J];排灌机械工程学报;2016年03期

3 陈汇龙;付杰;李述林;赵斌娟;邹强;刘金凤;;螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜压力脉动特性[J];排灌机械工程学报;2015年06期

4 杨丹丹;郝木明;张元;章大海;庄媛;王选盈;;高温泵用液膜密封流热固耦合分析[J];应用数学和力学;2015年03期

5 韩宝栋;吴一帆;;变工况机械密封试验台方案研究[J];科技广场;2015年02期

6 陈汇龙;吴强波;左木子;徐成;胡吉;李述林;;机械密封端面液膜空化的研究进展[J];排灌机械工程学报;2015年02期

7 HUANG Weifeng;LIAO Chuanjun;LIU Xiangfeng;SUO Shuangfu;LIU Ying;WANG Yuming;;Thermal Fluid-Solid Interaction Model and Experimental Validation for Hydrostatic Mechanical Face Seals[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2014年05期

8 陶凯;涂桥安;孙见君;胡琼;王衍;;基于ANSYS的剖分式机械密封变形分析[J];润滑与密封;2014年03期

9 陈汇龙;刘玉辉;赵斌娟;刘彤;王强;刘志斌;;基于流固耦合上游泵送机械密封的变形分析[J];江苏大学学报(自然科学版);2014年01期

10 王小燕;孟祥铠;刘鑫;盛颂恩;彭旭东;;核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析[J];摩擦学学报;2013年02期

相关博士学位论文 前4条

1 胡琼;基于多场耦合效应的剖分式机械密封性能研究[D];南京林业大学;2016年

2 韩明君;热流固耦合下的螺旋槽干气密封特性及失稳分析[D];兰州理工大学;2012年

3 宋少云;多场耦合问题的协同求解方法研究与应用[D];华中科技大学;2007年

4 周剑锋;机械密封中的热流体动力效应研究[D];南京工业大学;2006年

相关硕士学位论文 前1条

1 许恒杰;静压气体润滑机械密封动力学特性研究[D];昆明理工大学;2014年

，

本文编号：1811749