T型槽端面气膜密封热动力润滑特性理论与实验研究
发布时间：2022-01-26 05:28
随着T型槽气体端面密封在高速高温领域的不断拓展应用,设备高速运转产生的高频率扰动和热效应问题日益突出。为掌握T型槽端面气膜密封的动态特性规律,本文开展了T型槽端面气膜密封热动力润滑特性理论和实验研究。首先,建立了T型槽端面密封的几何结构模型,并考虑外界扰动因素,基于气体热动力润滑理论,建立动力学方程、雷诺方程、能量方程、热传导方程、状态方程、膜厚方程、界面方程以及黏度方程,构建了T型槽端面气膜密封热动力润滑理论分析数学模型,并设定边界条件。然后,开展了T型槽端面气膜密封稳态特性分析,数值计算了压力分布、温度分布和热变形规律。结果表明:在高速高压工况下,T型槽气体密封端面温度沿泄漏方向降低,端面的弹性变形和热变形形成发散变形,致使气膜厚度降低,密封压力5 MPa时,气膜厚度从5μm降到1.62μm。其次,开展了T型槽端面气膜密封动态特性分析,利用小扰动方法分析了外界扰动频率对气膜刚度、阻尼和振幅的影响规律。结果表明:外界扰动频率产生附加压力和温度,扰动频率为10000 Hz时,气膜刚度引起的附加温度为0.25 K,气膜阻尼引起的附加温度为0.2 K,气膜刚度、气膜阻尼和轴向振幅都受扰动频...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化后端面槽型示意图
马春红等[7]采用数值方法研究了 T 型槽端面气膜密封的性，考虑到环的弹性变形和热变形以及阻塞效应来计算薄膜压发现外半径和内半径之间的温差在压差低于 1.0 MPa 约 6 K0 K（如图 1-1）。分析结果还表明，当密封压力在 1.0 MPa 下于 1.0 MPa 时形成发散间隙；当密封压力大于 1.0 MPa 时，热变得明显，导致开启力显著降低；此外，动态开启力在低密封度的增加而增加，在密封压力为 0.5 MPa 的情况下，其开启力在 3.0 MPa 高密封压力的情况下开启力随转速降低超过 6％适合在低密封压力和高转速条件下使用。 年，刘杰等[25]采用有限差分法求解气体流动的雷诺方程，并型、直口型和发散型的 T 型槽干气密封（如图 1-3）的数学模槽密封性能随压力和转速的变化规律。研究表明：在高压工的泄漏率和轴向气膜刚度比直线型和发散型要好。在中低压槽动压效应优于直线型 T 型槽，直线型 T 型槽优于收敛型 T
图 1-4 试验台原理图[26]Figure 1-4. Test bench schematic上所述，T 型槽具有较好的动压效果，且能够实现双向旋转，对于集中于稳态下的密封性能分析，和槽型的研究和改进。但 T 型槽结体膨胀进一步加剧，产生比螺旋槽端面更大的温度梯度，意味着更形、密封开启能力下降、气膜厚度减小，密封端面接触磨损和失效且实际运转过程中外界扰动问题无法避免，随着工况趋向于高温高面的动态热分析至关重要，对 T 型槽密封性能改进设计和寿命预测意义。端面气膜密封气膜温度场理论研究面气膜密封端面温度不一致，在温差的作用下将会使密封环产生热响密封性能，降低密封寿命，因此端面气膜密封温度场研究就显得面气膜密封端面相对运动，气膜因黏性剪切会产生一定的热量，这升端面温度，因为线速度的不同也会产生不同的热量，此外，由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋槽端面气膜密封结构高温特性研究[J]. 宁秀秀,何鹏刚,白少先. 航空发动机. 2019(02)
[2]基于微尺度造型的干气密封流动有序性数值分析[J]. 王衍,孙见君,胡琼,朱妍慧,王达,郑小清. 摩擦学学报. 2018(06)
[3]高速气流阻塞效应对倾斜微孔端面密封动压特性的影响[J]. 谢静,白少先. 摩擦学学报. 2017(06)
[4]不同引流槽对T型槽干式密封性能影响的对比[J]. 刘杰,李香,郑国运,李凤成,沈宗沼,杨博峰. 液压气动与密封. 2017(03)
[5]机械密封性能测试技术研究进展[J]. 闻洋洋,孙见君,马晨波,於秋萍,夏欣龙. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[6]螺旋槽干气密封的热量平衡膜厚研究[J]. 产文,宋鹏云. 润滑与密封. 2015(04)
[7]基于ANSYS workbench的T型槽干气密封流场分析[J]. 简元霞,朱维兵,王建. 润滑与密封. 2015(04)
[8]高速高压螺旋槽干气密封端面温度的测试分析[J]. 陆俊杰,丁雪兴,张伟政,严如奇,张英杰. 化工学报. 2015(06)
[9]水冷变频高速电动机的结构设计[J]. 林治新. 电机与控制应用. 2014(09)
[10]T型槽干气密封数值分析及槽型优化[J]. 王衍,孙见君,陶凯,马晨波,涂桥安. 摩擦学学报. 2014(04)
博士论文
[1]螺旋槽干气密封中低压热动力润滑特性研究[D]. 马春红.浙江工业大学 2017
硕士论文
[1]抽气热电偶测温的数值模拟及优化设计[D]. 张振刚.景德镇陶瓷学院 2009
本文编号：3609906
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
优化后端面槽型示意图
马春红等[7]采用数值方法研究了 T 型槽端面气膜密封的性，考虑到环的弹性变形和热变形以及阻塞效应来计算薄膜压发现外半径和内半径之间的温差在压差低于 1.0 MPa 约 6 K0 K（如图 1-1）。分析结果还表明，当密封压力在 1.0 MPa 下于 1.0 MPa 时形成发散间隙；当密封压力大于 1.0 MPa 时，热变得明显，导致开启力显著降低；此外，动态开启力在低密封度的增加而增加，在密封压力为 0.5 MPa 的情况下，其开启力在 3.0 MPa 高密封压力的情况下开启力随转速降低超过 6％适合在低密封压力和高转速条件下使用。 年，刘杰等[25]采用有限差分法求解气体流动的雷诺方程，并型、直口型和发散型的 T 型槽干气密封（如图 1-3）的数学模槽密封性能随压力和转速的变化规律。研究表明：在高压工的泄漏率和轴向气膜刚度比直线型和发散型要好。在中低压槽动压效应优于直线型 T 型槽，直线型 T 型槽优于收敛型 T
图 1-4 试验台原理图[26]Figure 1-4. Test bench schematic上所述，T 型槽具有较好的动压效果，且能够实现双向旋转，对于集中于稳态下的密封性能分析，和槽型的研究和改进。但 T 型槽结体膨胀进一步加剧，产生比螺旋槽端面更大的温度梯度，意味着更形、密封开启能力下降、气膜厚度减小，密封端面接触磨损和失效且实际运转过程中外界扰动问题无法避免，随着工况趋向于高温高面的动态热分析至关重要，对 T 型槽密封性能改进设计和寿命预测意义。端面气膜密封气膜温度场理论研究面气膜密封端面温度不一致，在温差的作用下将会使密封环产生热响密封性能，降低密封寿命，因此端面气膜密封温度场研究就显得面气膜密封端面相对运动，气膜因黏性剪切会产生一定的热量，这升端面温度，因为线速度的不同也会产生不同的热量，此外，由于
【参考文献】：
期刊论文
[1]螺旋槽端面气膜密封结构高温特性研究[J]. 宁秀秀,何鹏刚,白少先. 航空发动机. 2019(02)
[2]基于微尺度造型的干气密封流动有序性数值分析[J]. 王衍,孙见君,胡琼,朱妍慧,王达,郑小清. 摩擦学学报. 2018(06)
[3]高速气流阻塞效应对倾斜微孔端面密封动压特性的影响[J]. 谢静,白少先. 摩擦学学报. 2017(06)
[4]不同引流槽对T型槽干式密封性能影响的对比[J]. 刘杰,李香,郑国运,李凤成,沈宗沼,杨博峰. 液压气动与密封. 2017(03)
[5]机械密封性能测试技术研究进展[J]. 闻洋洋,孙见君,马晨波,於秋萍,夏欣龙. 排灌机械工程学报. 2015(09)
[6]螺旋槽干气密封的热量平衡膜厚研究[J]. 产文,宋鹏云. 润滑与密封. 2015(04)
[7]基于ANSYS workbench的T型槽干气密封流场分析[J]. 简元霞,朱维兵,王建. 润滑与密封. 2015(04)
[8]高速高压螺旋槽干气密封端面温度的测试分析[J]. 陆俊杰,丁雪兴,张伟政,严如奇,张英杰. 化工学报. 2015(06)
[9]水冷变频高速电动机的结构设计[J]. 林治新. 电机与控制应用. 2014(09)
[10]T型槽干气密封数值分析及槽型优化[J]. 王衍,孙见君,陶凯,马晨波,涂桥安. 摩擦学学报. 2014(04)
博士论文
[1]螺旋槽干气密封中低压热动力润滑特性研究[D]. 马春红.浙江工业大学 2017
硕士论文
[1]抽气热电偶测温的数值模拟及优化设计[D]. 张振刚.景德镇陶瓷学院 2009
本文编号：3609906
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