核主泵用流体静压型机械密封热弹流效应理论研究

发布时间：2023-02-26 03:23

　　核主泵用机械密封运行在高压、高速、宽范围温度的工况下,高压会引起密封端面力变形;高速会致使端面间流体膜因粘性剪切作用而生热,加上旋转组件的搅拌生热,将改变机械密封的温度场,同时引起密封环的热变形。端面热力变形和介质性质变化均将影响密封的稳定性、密封性和追随性。本文以收敛锥端面流体静压型机械密封为研究对象,分析了热弹流效应的影响,研究结果可为核主泵静压型机械密封的设计提供理论指导。主要工作和结果如下: 首先,建立了静环倾斜时的三维稳态传热模型,并考虑流体粘度随压力、温度的变化,建立了端面流体膜压力和密封环温度的控制方程,采用有限差分法离散各控制方程,并基于Matlab计算平台编制了相应的计算程序。 其次,在不考虑变形情况下,获得了流体膜压力场及密封环和流体膜的温度场,研究了结构参数、操作参数对温度场和密封性能的影响。 最后,基于有限元轴对称变形理论计算了密封环的热变形和弹性变形,讨论了不同边界条件对变形的影响;对密封进行流、固、热耦合分析,研究了热弹变形对密封性能的影响;同时改变操作参数,研究了端面温度、热弹变形、端面流体膜平衡间隙等随之产生的变化规律。 结果表明,收敛锥端面流体静压型机...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源和意义
    1.2 机械密封基础
        1.2.1 机械密封基本概念及分类
        1.2.2 核主泵用密封的分类
    1.3 核主泵密封研究现状
        1.3.1 实验研究
        1.3.2 理论研究
        1.3.3 存在的问题
    1.4 研究内容
第2章 流体静压型机械密封传热模型
    2.1 几何模型
    2.2 物理模型
        2.2.1 广义雷诺方程
        2.2.2 粘度方程
        2.2.3 能量方程
        2.2.4 热传导方程
        2.2.5 流体速度和速度梯度
        2.2.6 控制方程的边界条件
    2.3 密封性能参数
    2.4 数学模型的无量纲化
        2.4.1 广义雷诺方程的无量纲化
        2.4.2 粘度方程的无量纲化
        2.4.3 能量方程的无量纲化
        2.4.4 热传导方程的无量纲化
        2.4.5 流体速度方程和速度梯度方程的无量纲化
        2.4.6 边界条件的无量纲化
    2.5 本章小结
第3章 考虑热效应时流体静压密封性能分析
    3.1 程序计算流程
        3.1.1 温度场计算流程
        3.1.2 压力场计算流程
        3.1.3 总程序计算流程
    3.2 计算程序验证
    3.3 考虑热效应时密封性能研究
        3.3.1 结构参数的影响
        3.3.2 操作参数的影响
    3.4 本章小结
第4章 热弹流效应对静压密封性能的影响分析
    4.1 有限元变形基本理论
    4.2 静压密封热弹变形模型
    4.3 计算结果与分析
        4.3.1 热弹变形结果及其对密封性能的影响
        4.3.2 密封环材料对密封性能的影响
        4.3.3 操作参数对密封性能的影响
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果



本文编号：3749715