基于流体动压效应的气体端面密封性能的研究

发布时间：2017-03-17 06:52

  本文关键词：基于流体动压效应的气体端面密封性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：激光加工多孔端面机械密封是一种新型机械密封,它通过利用表面织构加工技术在普通密封端面上加工具有一定尺寸、形状和排列的微孔以实现密封端面非接触,具有良好的密封润滑性能。气体端面密封的设计理论研究对改善端面密封的密封性能具有重要意义。针对气体端面密封的动压润滑效应建立端面密封几何模型和数学模型,采用有限差分法对流体动压润滑方程进行求解,获得了密封端面无量纲压力分布,并计算了密封端面气膜无量纲开启力F、无量纲泄漏量Q、无量纲气膜刚度K等密封性能参数,计算结果通过与相关文献对比验证了本文计算的正确性。首先,本文研究了不同密封结构参数和工况参数下密封端面微孔形状对密封端面密封性能的影响,研究表明:椭圆形和菱形端面相比其它形状端面密封的动压效应更强,但其泄漏高于其它形状端面;圆形、矩形(正方形)和三角形端面能有效减小密封运行时的泄漏量,但端面的动压效应相对前者较差;当密封端面选择合理工况参数和密封结构参数时:微孔面积率Sp?20%或密封间隙h0?2.5μm,椭圆端面和菱形端面气膜刚度更大。然后,又考察了不同密封结构参数和工况参数下密封端面圆形微孔底部形状对密封端面密封性能的影响,研究表明:矩形面底部形状圆形微孔端面开启力和气膜刚度高于其它底部形状端面但其泄漏量也明显高于其它端面;微孔底面形状为梯形面、抛物面和三角形面端面能有效减小密封运行时的泄漏量;综合分析矩形面孔密封性能更好。最后,对端面密封各形状微孔方向性进行研究,研究表明:当方向角度为0?时,开启力最大但泄漏也较大,当方向角度为45?时,泄漏最小且气膜刚度高,但开启力降低。文中提出4种类型椭圆形端面模型均具有强于均匀分布圆形微孔端面的密封性能,各类型端面均具有自身优势,其中pattern 3动压性能最优而pattern 1泄漏小。本文研究结果为气体端面密封设计理论提供参考和补充。
【关键词】：气体端面密封 流体动压效应 有限差分法 密封性能
【学位授予单位】：安徽工业大学
【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
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状9-16
• 1.2.1 槽型端面密封的研究情况9-11
• 1.2.2 微孔端面密封研究情况11-14
• 1.2.3 机理14-16
• 1.3 本课题的研究意义和研究内容16-18
• 1.3.1 研究意义16
• 1.3.2 研究内容16-18
• 第二章 基于Reynolds方程的表面气体动压润滑模型建立18-30
• 2.1 理论基础18-21
• 2.1.1 基本几何计算模型18
• 2.1.2 Reynolds方程推导18-20
• 2.1.3 计算域和边界条件20-21
• 2.2 模型求解21-25
• 2.2.1 数值解法21-22
• 2.2.2 方程无量纲化22-23
• 2.2.3 方程离散23-24
• 2.2.4 方程计算24-25
• 2.3 密封性能参数25-26
• 2.3.1 开启力F25
• 2.3.2 气膜刚度K25-26
• 2.3.3 泄漏量Q26
• 2.4 程序的可靠性验证26-28
• 2.4.1 求解参数的设定26-28
• 2.4.2 程序的可靠性验证28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 微孔形状对气体端面密封性能的影响30-39
• 3.1 模型建立30-31
• 3.1.1 几何模型30
• 3.1.2 数学模型30-31
• 3.2 计算结果与讨论31-38
• 3.2.1 无量纲压力分布31-33
• 3.2.2 密封参数对密封性能的影响33-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 微孔底面形状对气体端面密封性能的影响39-47
• 4.1 模型39-40
• 4.1.1 几何模型39
• 4.1.2 数学模型39-40
• 4.2 计算结果与讨论40-46
• 4.2.1 无量纲压力分布40-41
• 4.2.2 密封参数对不同底面形状端面密封性能的影响41-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第五章 微孔排布方向对气体端面密封性能的影响47-56
• 5.1 模型建立47-48
• 5.1.1 几何模型47
• 5.1.2 数学模型47-48
• 5.2 计算结果与讨论48-55
• 5.2.1 无量纲压力分布48-49
• 5.2.2 方向角度对密封性能参数的影响49-51
• 5.2.3 方向性微孔排布类型对密封性能参数的影响51-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 结论与展望56-59
• 6.1 主要结论56-57
• 6.2 展望57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 攻读学位期间发表的论文65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 孙健;迟可伟;冯茂林;张文明;;浮动端面密封结构的性能分析[J];石油矿场机械;2006年01期

2 曹登峰;宋鹏云;李伟;赵越;;螺旋槽气体端面密封动力学研究进展[J];润滑与密封;2006年05期

3 孙健;迟可伟;冯茂林;张文明;;浮动端面密封的应用与性能分析[J];流体机械;2006年06期

4 周立兵;刘焕利;葛兆初;;宽幅端面密封的设计与实践[J];液压气动与密封;2009年02期

5 寇永乐;刘继高;隋健;李培力;刘慧超;;大口径水压试管机端面密封形式研究[J];机械工程与自动化;2013年01期

6 陈荷友;浮动端面密封主要类型及选用[J];流体工程;1988年12期

7 贾纪文;端面密封结构的设计探讨[J];润滑与密封;1999年02期

8 陈铭,张秋翔,蔡纪宁,李双喜,耿志翔;气体端面密封试验设备[J];流体机械;2005年02期

9 刘焕利;周立兵;葛兆初;;特殊宽幅端面密封的应用[J];新技术新工艺;2008年05期

10 贺立峰;朱汉华;杨令康;;端面夹角对船舶接触式机械端面密封振动的影响分析[J];科技创新导报;2009年33期

中国重要会议论文全文数据库 前7条

1 郑仁武;;园弧槽流体动压端面密封的应用实践[A];安全与可靠性——2006流体机械与压力容器技术论坛论文集[C];2006年

2 郑仁武;;圆弧槽流体动压端面密封的应用实践[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年

3 程香平;彭旭东;孟祥铠;李纪云;;几种粗糙大凸形体对端面密封性能的影响[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

4 柏林清;白少先;彭旭东;孟祥铠;;径向分布对倾斜微孔端面密封动压特性的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

5 张国渊;闫秀天;陈国定;;基于POD降阶模型的非接触端面密封动态监测原理及仿真[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

6 郭晓安;丁永胜;;U型橡胶液压端面密封的改进[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年

7 郭强;魏来生;;管道连接预紧力对管道端面密封影响的可靠性分析[A];2006年全国机械可靠性学术交流会论文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 金朝旭;压缩机调控型气膜端面密封自愈技术研究[D];北京化工大学;2015年

2 李茂元;基于流体动压效应的气体端面密封性能的研究[D];安徽工业大学;2015年

3 耿志翔;不同槽型气体端面密封稳态特性的有限元分析[D];北京化工大学;2005年

4 钱恩;气体端面密封试验台的测试系统[D];北京化工大学;2006年

5 李建中;低速螺旋槽气体端面密封性能研究[D];北京化工大学;2003年

6 张树强;气体动静压混合润滑端面密封动态特性研究[D];北京化工大学;2012年

7 谭丽丽;带内环槽的螺旋槽干式气体端面密封的性能研究[D];浙江工业大学;2009年

8 南小妮;螺旋槽气体端面密封的三维稳态数值分析[D];北京化工大学;2005年

9 唐飞翔;LaserFace液体润滑端面密封数值模拟与型槽结构优化设计[D];浙江工业大学;2013年

  本文关键词：基于流体动压效应的气体端面密封性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：252452