三角形-椭圆复合微孔织构化机械端面密封性能的数值研究
发布时间：2021-09-08 10:03
通过构建三角形-椭圆复合微孔机械端面密封的几何模型;利用数值模拟的方法计算出三角形、椭圆及三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面流场的压力分布;系统考察结构参数织构深度hp、织构面积率Sp、三角形、椭圆微孔偏转角度α,β;工况参数密封间隙h0、动环旋转速度n等对密封端面性能参数的影响。结果表明:当hp=4～5 μm,三种织构化端面的承载力F、流体膜刚度K均能获得最大值、且泄漏量Q可以控制在较低水平;当h0<4 μm时,三角形-椭圆复合织构化端面的承载力F、泄漏量Q、流体膜刚度K均优于其他2种单一微孔织构化端面;当α=15°、β=10°～20°时,三角形-椭圆复合微孔织构化密封端面具有最佳的综合密封性能。
【文章来源】：流体机械. 2020,48(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
织构深度hp对密封性能参数的影响
单一三角形、单一椭圆及三角形-椭圆复合织构化密封端面性能参数随密封间隙h0的变化规律如图7所示。由图可知,当密封间隙h0在1～8 μm之间逐渐增大时,3种类型密封端面的承载力均先增大后减小;且小间隙(h0=2 μm)有利于密封端面承载力F的提升;在相同的h0条件下,三角形-椭圆复合织构类型端面的承载力F大于其他2种单一织构类型。泄漏量Q随着h0的增大而不断增加,但在相同的h0下,三角形-椭圆复合织构类型端面的泄漏量小于2种单一织构类型。当h0<4 μm时,三角形-椭圆复合织构类型端面的流体膜刚度则比单一织构端面的流体膜刚度要大,而当h0>4 μm时,膜刚度受h0的影响极小。2.4 织构面积率Sp对密封性能参数的影响
图8示出了织构化端面密封性能参数随织构面积率Sp的变化关系。由图可知:随着面积率Sp的增大,3种织构的承载力F都呈增大的趋势;在相同的Sp下,复合微孔织构具有更好的承载能力。泄漏量Q随Sp的增大呈现出波动式上升,当Sp≤10%时,不同类型织构化端面的泄漏量Q均较小,但当Sp>10%时,3种织构化端面的泄漏量Q剧增。伴随Sp的增大,三角形微孔、三角形-椭圆复合微孔端面的膜刚度K也逐渐增大,椭圆微孔端面的刚度K则先增大后减小。这可能是由于椭圆微孔边界较平滑,随着面积率的增大,流体在进入椭圆微孔时会有更多的流体浸满孔内导致膜厚增加,从而刚度较小。2.5 动环旋转速度n对密封性能参数的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Ansys的铝箔密封受热温度场研究[J]. 辛传奇,周益邦,李维军,白璐,张学伟. 包装工程. 2019(23)
[2]核电站主给水泵机械密封研究[J]. 梅义宽. 化工设备与管道. 2019(03)
[3]基于TRIZ理论的文件袋密封涂胶装置设计[J]. 王岩,何邦贵,叶恬雨,王超,张恒云,夏家良. 包装工程. 2019(07)
[4]等边三角形微孔端面机械密封多楔现象对性能的影响[J]. 吉华,王彦镐,战琳月,蒋森,陈志. 工程科学与技术. 2019(02)
[5]表面粗糙度对液膜润滑动压型机械密封性能的影响[J]. 陈汇龙,张培林,孙冬冬,陈妙妙,吴远征. 排灌机械工程学报. 2020(02)
[6]表面织构化机械密封热弹流润滑性能分析[J]. 杨笑,孟祥铠,彭旭东,王玉明. 摩擦学学报. 2018(02)
[7]椭圆微孔端面机械密封泄漏率与几何收敛点的关系[J]. 张科,吉华,李岩霖,战琳月,陈志. 摩擦学学报. 2017(05)
[8]介质温升对流体静压型机械密封性能影响的研究[J]. 方艳峰. 流体机械. 2016(12)
[9]方向性微孔对润滑状态转化的影响[J]. 宋国锋,白少先,彭旭东,盛颂恩. 润滑与密封. 2015(06)
[10]三角形表面织构对机械密封端面动压性能的影响[J]. 李茂元,吴玉国,时礼平,吴胜. 井冈山大学学报(自然科学版). 2015(02)
硕士论文
[1]三角形-椭圆微孔复合织构化机械端面密封性能的研究[D]. 陈思.安徽工业大学 2019
本文编号：3390591
【文章来源】：流体机械. 2020,48(08)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
织构深度hp对密封性能参数的影响
单一三角形、单一椭圆及三角形-椭圆复合织构化密封端面性能参数随密封间隙h0的变化规律如图7所示。由图可知,当密封间隙h0在1～8 μm之间逐渐增大时,3种类型密封端面的承载力均先增大后减小;且小间隙(h0=2 μm)有利于密封端面承载力F的提升;在相同的h0条件下,三角形-椭圆复合织构类型端面的承载力F大于其他2种单一织构类型。泄漏量Q随着h0的增大而不断增加,但在相同的h0下,三角形-椭圆复合织构类型端面的泄漏量小于2种单一织构类型。当h0<4 μm时,三角形-椭圆复合织构类型端面的流体膜刚度则比单一织构端面的流体膜刚度要大,而当h0>4 μm时,膜刚度受h0的影响极小。2.4 织构面积率Sp对密封性能参数的影响
图8示出了织构化端面密封性能参数随织构面积率Sp的变化关系。由图可知:随着面积率Sp的增大,3种织构的承载力F都呈增大的趋势;在相同的Sp下,复合微孔织构具有更好的承载能力。泄漏量Q随Sp的增大呈现出波动式上升,当Sp≤10%时,不同类型织构化端面的泄漏量Q均较小,但当Sp>10%时,3种织构化端面的泄漏量Q剧增。伴随Sp的增大,三角形微孔、三角形-椭圆复合微孔端面的膜刚度K也逐渐增大,椭圆微孔端面的刚度K则先增大后减小。这可能是由于椭圆微孔边界较平滑,随着面积率的增大,流体在进入椭圆微孔时会有更多的流体浸满孔内导致膜厚增加,从而刚度较小。2.5 动环旋转速度n对密封性能参数的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Ansys的铝箔密封受热温度场研究[J]. 辛传奇,周益邦,李维军,白璐,张学伟. 包装工程. 2019(23)
[2]核电站主给水泵机械密封研究[J]. 梅义宽. 化工设备与管道. 2019(03)
[3]基于TRIZ理论的文件袋密封涂胶装置设计[J]. 王岩,何邦贵,叶恬雨,王超,张恒云,夏家良. 包装工程. 2019(07)
[4]等边三角形微孔端面机械密封多楔现象对性能的影响[J]. 吉华,王彦镐,战琳月,蒋森,陈志. 工程科学与技术. 2019(02)
[5]表面粗糙度对液膜润滑动压型机械密封性能的影响[J]. 陈汇龙,张培林,孙冬冬,陈妙妙,吴远征. 排灌机械工程学报. 2020(02)
[6]表面织构化机械密封热弹流润滑性能分析[J]. 杨笑,孟祥铠,彭旭东,王玉明. 摩擦学学报. 2018(02)
[7]椭圆微孔端面机械密封泄漏率与几何收敛点的关系[J]. 张科,吉华,李岩霖,战琳月,陈志. 摩擦学学报. 2017(05)
[8]介质温升对流体静压型机械密封性能影响的研究[J]. 方艳峰. 流体机械. 2016(12)
[9]方向性微孔对润滑状态转化的影响[J]. 宋国锋,白少先,彭旭东,盛颂恩. 润滑与密封. 2015(06)
[10]三角形表面织构对机械密封端面动压性能的影响[J]. 李茂元,吴玉国,时礼平,吴胜. 井冈山大学学报(自然科学版). 2015(02)
硕士论文
[1]三角形-椭圆微孔复合织构化机械端面密封性能的研究[D]. 陈思.安徽工业大学 2019
本文编号：3390591
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