飞行器舵轴处热流体刷式密封的研究

发布时间：2017-05-19 03:04

  本文关键词：飞行器舵轴处热流体刷式密封的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：刷式密封是一种具有低泄漏率、低磨损率、长寿命的柔性接触式密封,已在军工和民用大型叶轮机械领域得到应用。目前刷式密封的研究主要针对的是单向高转速工况。本文针对飞行器舵轴处密封具有高温、隔热、间歇往复摆动适用、压差方向可变的特点提出采用一种新型的刷式密封结构,并围绕该应用对刷式密封的加工制造和密封特性展开研究。建立将刷丝区内部处理为Non-Darcian多孔介质的舵轴处刷式密封结构的二维轴对称旋转泄漏和传热分析模型,数值模拟分析速度场、压力场及温度场并计算泄漏率和热流量。分析不同结构参数、工况参数和安装参数对泄漏流动及传热性能的影响规律,得到了各参数的最优范围。同时采用均匀设计法并借助多元线性回归分析多结构参数对该密封性能的综合影响,得到对泄漏率影响由重到轻的排序为孔隙率、后板间隙、刷丝厚度、前板间隙。针对刷式密封多级安装时存在级间分压不均匀性的问题,提出可通过改变刷式密封的结构参数改变阻力的方法来达到分压均匀。采用线性悬臂梁和简支梁理论分别分析由过盈安装和压差力引起的刷封接触力并推导了刷丝的径向和轴向刚度,同时引进等效密封比压的概念并提出刷丝端部接触的判断准则。提出一种基于刷丝与轴表面的粘着磨损理论推导刷式密封理论寿命和模糊综合评判法计算安全因子,进行刷式密封寿命预测的方法。研制了往返运转刷式密封试验装置,用于静动态泄漏试验,对其试验和理论研究进行对比分析,分析结果验证了本文理论研究的正确性。该密封的性能和制造工艺的研究对于刷式密封的设计和改进、应用场合的拓展及设计加工成本的降低具有重要的意义。
【关键词】：刷式密封 泄漏率 热流量 寿命
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB42;V26
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• Abstract6-14
• 符号说明14-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 本课题来源、研究目的及意义16-17
• 1.2 刷式密封的基本结构及密封原理17-19
• 1.2.1 刷式密封的基本结构17-18
• 1.2.2 刷式密封的各种结构18
• 1.2.3 刷式密封的密封机理18-19
• 1.3 刷式密封的研究现状19-22
• 1.3.1 刷式密封泄漏流动特性的研究现状19-20
• 1.3.2 刷式密封力学特性的研究现状20
• 1.3.3 刷式密封传热特性的研究现状20-21
• 1.3.4 刷式密封动态特性的研究现状21-22
• 1.4 本课题主要研究内容22-24
• 第二章 舵轴处热流体刷式密封结构及制造工艺研究24-30
• 2.1 舵轴处刷式密封结构的确定24-25
• 2.2 刷丝材料的选择25-26
• 2.3 刷式密封的制造工艺26-28
• 2.3.1 刷式密封传统制造工艺26
• 2.3.2 刷式密封编织制造工艺26-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第三章 舵轴处热流体刷式密封的泄漏流动和传热性能研究30-66
• 3.1 舵轴处热流体刷式密封的模型建立30-35
• 3.1.1 舵轴处热流体刷式密封模型分析30-32
• 3.1.2 网格划分32-33
• 3.1.3 参数设定及边界条件33-34
• 3.1.4 模型求解34
• 3.1.5 收敛情况确定34-35
• 3.2 舵轴处热流体刷式密封的泄漏和流动特性研究35-47
• 3.2.1 舵轴处热流体刷式密封的流场分析35-38
• 3.2.2 密封性能的评判指标——泄漏率和泄漏系数38
• 3.2.3 结构参数对泄漏和流动性能的影响38-44
• 3.2.4 工况参数对泄漏和流动性能的影响44-46
• 3.2.5 安装参数对泄漏和流动性能的影响46-47
• 3.3 舵轴处热流体刷式密封传热特性研究47-56
• 3.3.1 舵轴处热流体刷式密封的热源分析47-48
• 3.3.2 传热性能的评判指标——热流量48
• 3.3.3 舵轴处热流体刷式密封的温度场48-49
• 3.3.4 结构参数对传热性能的影响49-53
• 3.3.5 工况参数对传热性能的影响53-55
• 3.3.6 安装参数对传热性能的影响55-56
• 3.4 舵轴处热流体刷式密封密封和传热性能的多参数分析56-59
• 3.4.1 均匀设计分析因素及均匀设计表的确定56-57
• 3.4.2 均匀设计计算结果及分析57-59
• 3.5 多级往返运转刷式密封的性能分析59-64
• 3.5.1 多级往返运转刷式密封的不均匀性分析59-60
• 3.5.2 结构参数对级间分压的影响60-64
• 3.6 本章小结64-66
• 第四章 舵轴处热流体刷式密封的接触受力和磨损研究66-76
• 4.1 舵轴处热流体刷式密封刷丝受力分析66-70
• 4.1.1 过盈安装接触力分析66-68
• 4.1.2 压差作用力分析68-69
• 4.1.3 摩擦力分析69-70
• 4.2 舵轴处热流体刷式密封的刚度计算70-71
• 4.3 舵轴处热流体刷式密封的等效密封比压71-73
• 4.4 舵轴处热流体刷式密封的寿命预测73-74
• 4.4.1 理论寿命计算73
• 4.4.2 寿命安全因子73-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 舵轴处热流体刷式密封的试验研究76-82
• 5.1 舵轴处热流体刷式密封的试验装置76-78
• 5.2 试验数据及分析78-80
• 5.2.1 舵轴处热流体刷式密封的静态泄漏性能78-79
• 5.2.2 舵轴处热流体刷式密封的动态泄漏性能79-80
• 5.3 本章小结80-82
• 第六章 主要结论和展望82-84
• 6.1 主要结论82-83
• 6.2 研究展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-90
• 作者及导师简介90-92
• 论文答辩委员会决议书92-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：377621