三维类迷宫密封结构及性能分析研究

发布时间：2017-10-05 05:07

  本文关键词：三维类迷宫密封结构及性能分析研究

  更多相关文章： 类迷宫密封 密封性能 数值模拟 结构优化 压缩机

【摘要】：随着制造业技术的进步,迷宫密封以其优良的环保、避免摩擦损耗、无需润滑的特性,逐渐取代传统的填料密封而应用到往复压缩机密封机构系统中。但由于理论迷宫密封结构加工过程较为繁琐,对加工工艺要求很高,制约了迷宫密封的广泛应用,为此,企业在实际生产过程为简化加工工艺,提高经济效益,将迷宫密封加工成螺旋型齿,即连续的螺旋齿和螺旋槽,其结构形式与螺旋密封相似,我们称之为类迷宫密封,这种特殊加工工艺下的密封机理、密封性能与理论迷宫密封存在差异。针对上述差异,建立三维类迷宫密封模型,以计算流体力学软件FLUENT为平台,用数值模拟的方法对类迷宫密封空腔内部流场进行分析研究,研究特殊的结构形式对密封性能的影响,将其与迷宫密封在密封机理、密封性能上进行比较,探讨缸径与活塞表面上螺旋槽旋向配合对密封性能的影响,分析企业生产方式的可行性,为企业迷宫密封实践生产中的特殊加工工艺提供理论依据,最后对影响类迷宫密封性能的主要参数进行优化分析。主要研究工作分为以下几部分:1、总结了迷宫密封研究现状,对迷宫活塞压缩机及迷宫密封相关理论进行重点阐述。2、本文基于类迷宫密封特殊结构,结合计算流体力学等相关知识,理论上揭示其工作机理,并对泄漏量计算公式进行校核,使其适用于类迷宫密封。3、基于类迷宫密封特殊结构,确定数值计算模型,采用FLUENT软件分析类迷宫密封内部流场及验证类迷宫密封可行性。4、分析双侧齿类迷宫密封旋向对密封性能的影响,分析不同结构尺寸条件对密封性能的影响,并对类迷宫密封空腔结构几个重要参数进行优化,提高密封性能,为实际生产提供可靠数据。
【关键词】：类迷宫密封 密封性能 数值模拟 结构优化 压缩机
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45;TB42
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 论文的研究背景及意义12-13
• 1.2 迷宫活塞压缩机简介13-16
• 1.2.1 迷宫活塞式压缩机的结构及工作原理13-15
• 1.2.2 迷宫活塞式压缩机的特点15-16
• 1.3 迷宫密封机理16-18
• 1.4 迷宫密封的研究现状18-20
• 1.4.1 国外研究现状18-20
• 1.4.2 国内研究现状20
• 1.5 本文的主要研究内容20-22
• 第2章 计算流体力学及CFD软件简介22-28
• 2.1 计算流体力学简介22-23
• 2.2 计算流体力学的理论基础23-26
• 2.2.1 流体流动分类23-24
• 2.2.2 计算流体力学基本方程组24-26
• 2.3 CFD数值模拟软件简介26-28
• 2.3.1 前处理器Gambit软件简介26-27
• 2.3.2 求解器FLUENT软件简介27
• 2.3.3 后处理器TECPLOT软件简介27-28
• 第3章 类迷宫密封理论分析及分析方法28-48
• 3.1 类迷宫密封加工工艺28-29
• 3.2 类迷宫密封密封机理29-33
• 3.2.1 类迷宫密封流量分解29-30
• 3.2.2 类迷宫密封密封机理30-33
• 3.3 类迷宫密封泄漏量计算方法33-37
• 3.3.1 越过齿顶泄漏量的计算33-35
• 3.3.2 槽向泄漏量的计算35-37
• 3.4 类迷宫密封几何模型的选定37-38
• 3.5 数值计算模型38-43
• 3.5.1 湍流模型38-42
• 3.5.2 边界条件及物性参数的确定42
• 3.5.3 性能指标的确定42-43
• 3.6 涡量场的动能和能量耗散43-45
• 3.6.1 动能及其时间变化率43-44
• 3.6.2 动能的耗散及涡旋拟“能”的输运44-45
• 3.7 网格划分45-46
• 3.8 流场迭代计算方法46-47
• 3.9 计算结果收敛准则47-48
• 第4章 类迷宫密封三维流场分析48-63
• 4.1 迷宫类迷宫密封密封性能对比48-54
• 4.1.1 几何模型的建立48-50
• 4.1.2 模拟结果及分析50-54
• 4.2 类迷宫密封双侧齿旋向配合对密封性能的影响54-60
• 4.2.1 计算模型的建立55-56
• 4.2.2 模拟结果及分析56-60
• 4.3 气缸侧密封齿对类迷宫密封结构的影响60-62
• 4.3.1 双侧密封齿空腔深度之比对密封齿磨损的影响61
• 4.3.2 气缸侧密封齿形状对密封性能的影响61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 类迷宫密封结构优化设计研究63-94
• 5.1 间隙宽度对密封性能的影响63-71
• 5.1.1 计算模型的建立63-64
• 5.1.2 模拟结果及分析64-71
• 5.2 空腔深度对密封性能的影响71-78
• 5.2.1 计算模型的建立71-72
• 5.2.2 模拟结果及分析72-78
• 5.3 齿形夹角对密封性能的影响78-84
• 5.3.1 计算模型的建立79-80
• 5.3.2 模拟结果及分析80-84
• 5.4 空腔宽度、深宽比对密封性能的影响84-91
• 5.4.1 计算模型的建立85-86
• 5.4.2 模拟结果及分析86-91
• 5.5 螺旋槽圈数对密封性能的影响91-92
• 5.6 最终优化结果分析92-93
• 5.7 本章小结93-94
• 总结与展望94-97
• 参考文献97-101
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果101-102
• 致谢102-103

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 В.А.Конвáпов;王福昌;;迷宫密封用的L形环的更换[J];国外机车车辆工艺;1984年05期

2 朱毅征,何枫;迷宫密封的理论与实验研究[J];航空学报;1989年02期

3 王建中，，黄守龙;直通式迷宫密封的静态工作特性[J];武汉工业大学学报;1994年04期

4 高光藩,白凤娥,刘俊明;径向迷宫密封泄漏速率计算方法的分析[J];风机技术;1997年02期

5 高光藩,张牢牢;迷宫密封性能影响因素分析[J];风机技术;1997年06期

6 罗敏,崔旭明,杨晓翔,刘有军;锯齿形径向迷宫密封的实验研究[J];石油机械;2001年08期

7 刘有军;迷宫密封的湍流增阻[J];机械工程学报;2004年05期

8 刘有军;迷宫密封湍流增阻的数值研究[J];计算力学学报;2005年03期

9 丁学俊;杨彦磊;肖国俊;骆名文;李哲;黄树红;;迷宫密封流场与泄漏特性研究[J];流体机械;2006年04期

10 汤臣杭;杨惠霞;王玉明;;直通式迷宫密封的数值分析[J];流体机械;2006年12期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 尹韶平;鲁周勋;丘大谋;谢友柏;;透平机械迷宫密封动特性试验研究[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1992年

2 叶建槐;刘占生;;考虑入口预旋的迷宫密封非线性动力学特性研究[A];第八届全国转子动力学学术讨论会论文集[C];2008年

3 李忠刚;陈予恕;;迷宫密封气流激振力模拟与模型辨识研究[A];第十四届全国非线性振动暨第十一届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集与会议议程[C];2013年

4 金秋颖;刘赵淼;高建成;;迷宫密封齿形对泄漏量的影响[A];北京力学会第15届学术年会论文摘要集[C];2009年

5 肖云峰;孙译;;基于CFD技术的膨胀机轴封用迷宫密封研究[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年

6 阳虹;杨建道;李军;王金山;何阿平;;刷式密封技术及在汽轮机改进设计中应用研究[A];中国动力工程学会透平专业委员会2008年学术研讨会论文集[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 翟璐璐;离心泵人型槽环流迷宫密封动力学特性数值模拟与试验研究[D];浙江大学;2015年

2 张海;叶轮机械密封及转子相互作用研究[D];哈尔滨工程大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 黄建峰;迷宫密封结构参数化设计及有限元分析研究[D];沈阳理工大学;2015年

2 高远;三维类迷宫密封结构及性能分析研究[D];沈阳理工大学;2015年

3 曹体进;迷宫密封流场动力特性系数研究[D];西安建筑科技大学;2004年

4 刘欣;直通式迷宫密封内部二维流场的数值模拟[D];大连理工大学;2003年

5 孙婷梅;迷宫密封流场及其动力特性计算[D];浙江大学;2008年

6 陆圯;迷宫密封非线性气动力研究[D];复旦大学;2011年

7 裘雪玲;迷宫密封流场与转子动力学耦合研究[D];浙江大学;2007年

8 杨彦磊;迷宫密封流场及气流诱发振动研究[D];华中科技大学;2006年

9 张婕;新型矿用排水泵迷宫密封结构优化研究[D];大连交通大学;2014年

10 姚瑶;往复压缩机迷宫密封流场分析及典型密封结构优化设计研究[D];沈阳理工大学;2014年

本文编号：974911