T型槽干气密封流固耦合分析

发布时间：2017-05-13 01:03

  本文关键词：T型槽干气密封流固耦合分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械密封是机械设备中减少泄漏和节能的重要装置。现代机械和装备大多是在高参数如高温、高压及高速等恶劣条件下工作的,这会使机械设备对其密封性能的要求越来越高,设计出寿命长、泄漏少、能耗低、效益高及高稳定性与可靠性的机械密封装置已成为设计者追求的目标。干气密封(DGS)属于非接触式机械密封中的一种新技术,与传统的接触式机械密封相比,干气密封具有成本低、无密封油、维修费用低、能量损耗低、工艺气体泄漏小、系统安全可靠性高等诸多优点,并已被广泛应用于各类轴向端面密封装置中。因此,干气密封作为一种性能优越的新型机械密封,具有很高的研究价值。与国外干气密封技术相比,国内的干气密封技术起步较晚,因此该技术的研究和国外的相比还存在着较大差距。至今研究干气密封技术的主要方向都集中在螺旋槽干气密封(S-DGS)上,而对其它类型的干气密封槽型(如T型槽、V型槽、直线槽等)的研究分析则较少。但在实际应用中,不同槽型的干气密封具有各自独特的性能,不同的槽型适应不同的工况条件。因此,开展对其它种类型槽的研究是十分有必要的。本文主要针对T型槽干气密封进行研究和分析。由于T型槽干气密封自身结构的特点,它在机械设备正转与反转过程中都具有良好的密封效果,在实际工程中干气密封得到广泛的运用。因此有必要对其进行理论研究和模拟仿真分析,这对其在工程实际应用中具有很好的指导意义。首先,本论文采用有限元分析软件ANSYS Workbench对T型槽干气密封中流体域进行了仿真分析。通过仿真分析得出T型槽干气密封上开启力和压力分布,其证明了T型槽干气密封能有效的阻塞密封介质的泄漏通道,实现密封介质的零泄漏或零逸出,同时验证了使用该软件分析T型槽干气密封的可行性。其次,在ANSYS Workbench平台中建立了T型槽干气密封有限元几何模型,并采用双向流固耦合分析方法,进行了模拟仿真分析。通过分析得到了T型槽干气密封结构的变形、应力分布、压力分布等情况,论证了分析T型槽干气密封的性能时,必须考虑密封环端面的变形对气膜厚度的影响。最后,本文对T型槽干气密封的槽型进行了结构改进设计,提出了两种结构改进设计方案,并对这两种改进设计方案进行了模拟仿真分析,说明其结构改进后,同样能达到相同的性能和作用,从而证明改进设计的合理性。
【关键词】：干气密封 T型槽 ANSYS Workbench 流固耦合
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 干气密封基础8-12
• 1.1.1 干气密封概述8-9
• 1.1.2 干气密封结构简介9-12
• 1.2 干气密封国内外发展现状和发展趋势12-16
• 1.3 课题来源和研究目的及意义16-18
• 1.3.1 课题的来源16-17
• 1.3.2 课题的研究目的和意义17-18
• 1.4 课题的研究内容和方法18-20
• 1.4.1 课题研究内容18-19
• 1.4.2 课题研究方法19-20
• 2 T型槽干气密封理论基础20-28
• 2.1 干气密封工作原理20-22
• 2.2 干气密封相关参数22-24
• 2.2.1 雷诺数方程22-23
• 2.2.2 基本方程23
• 2.2.3 边界条件23-24
• 2.3 T型槽干气密封控制方程24-26
• 2.3.1 流体控制方程24-25
• 2.3.2 固体控制方程25
• 2.3.3 流固耦合方程25-26
• 2.4 密封性能参数26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 T型槽干气密封流场分析28-38
• 3.1 T型槽几何建模和网格划分28-30
• 3.2 边界条件30
• 3.3 数值分析30-37
• 3.3.1 T型槽有限元模型的建立30-31
• 3.3.2 分析数据31-37
• 3.4 结论37-38
• 4 T型槽干气密封流固耦合分析38-53
• 4.1 流固耦合分析基础38
• 4.2 建立分析模块38-39
• 4.3 几何模型的建立39-41
• 4.4 网格划分及参数设置41-48
• 4.5 流固耦合结果分析48-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 T型槽干气密封结构改进分析53-58
• 5.1 结构改进设计53-54
• 5.2 结构改进设计分析54-57
• 5.2.1 T型槽结构改进设计 154-56
• 5.2.2 T型槽结构改进设计 256-57
• 5.3 本章小结57-58
• 6 结论与展望58-60
• 6.1 论文主要结论58-59
• 6.2 未来研究展望59-60
• 参考文献60-62
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果62-63
• 致谢63-64

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