干气密封槽型对气动参数影响的研究

发布时间：2021-06-05 21:04

干气密封是一种非接触式机械密封，具有泄漏量少、磨损小、能耗低等优势，广泛应用于石油、化工、冶金、航空等领域。本文对螺旋槽干气密封的气动性能进行分析，分别对Whipple和Muijderman窄槽理论用龙格库塔法和打靶法进行数值求解，并将该方法用于求解Gabriel经典算例，得到的结果与Gabriel的结果具有很好的符合度。进而分析了密封端面气动的气动性能参数与干气密封进口压力和转速存在的函数关系，建立了密封端面气膜动力参数的耦合模型。采用CFD数值模拟方法对Gabriel经典算例进行计算，并将气膜开启力与泄漏量与窄槽理论方程得到的结果进行比较，两者符合很好，，进一步验证了CFD数值模拟方法在干气密封端面气膜动力参数的计算中的可靠性，同时确定了适当的网格划分方法和边界条件。在此基础上，采用CFD数值模拟方法对人字形槽干气密封和燕尾槽干气密封进行数值分析，通过对比发现对于有双向旋转要求的设备，双向燕尾槽比螺旋槽适用范围更广泛，双向燕尾槽密封端面气膜的开启力及泄漏量研究表明，双向槽型干气密封中工作槽区起主要作用，非工作槽区不会明显增强或削弱干气密封开启力能力，其主要作用是为了适应双向旋转的要求。与单向螺旋槽相比，双向燕尾槽具有更好的稳定性。本文通过对几种不同典型槽型干气密封气动性能的数值模拟和分析，得到槽型对干气密封性能的影响功率，对进一步优化干气密封槽型，提高气动性能、开发新槽型具有重要价值。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH136

文章目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 干气密封的研究意义

1.2 干气密封的研究现状

1.2.1 干气密封理论研究

1.2.2 干气密封数值分析法研究

1.2.3 干气密封实验研究

1.3 本文的主要工作

第二章干气密封工作原理及结构

2.1 干气密封工作原理

2.2 干气密封端面受力

2.3 干气密封的典型结构

2.4 干气密封几何参数

2.5 干气密封性能参数

2.6 小结

第三章干气密封气动性能的计算方法

3.1 理论方法

3.1.1 基本假设

3.1.2 平行槽模型及控制方程

3.1.3 求解方法

3.1.4 螺旋槽端面气膜动力参数的耦合模型

3.1.5 算例验证

3.2 CFD 数值模拟方法

3.2.1 流动方程

3.2.2 干气密封流场数值模拟

3.3 小结

第四章单向槽型干气密封气动性能研究

4.1 对数螺旋槽干气密封气动性能研究

4.1.1 算例简介

4.1.2 结果分析

4.2 人字形槽干气密封气动性能研究

4.2.1 算例简介

4.2.2 结果分析

4.3 小结

第五章双向槽型干气密封气动性能分析

5.1 双向槽型简介

5.2 双向槽型气动性能分析

5.2.1 双向双燕尾槽气动性能分析

5.2.2 双向双燕尾槽与螺旋槽气动性能分析比较

5.2.3 双向双燕尾槽与单向双燕尾槽气动性能分析比较

5.2.4 双向双燕尾槽、对数螺旋槽和单向双燕尾槽气动参数对比

5.3 单向单燕尾槽气动性能分析

5.3.1 单向单燕尾气动性能分析

5.3.2 单向单燕尾槽与对数螺旋槽气动性能分析比较

5.3.3 单向单燕尾槽与双向双燕尾槽气动性能分析比较

5.3.4 单向单燕尾槽与单向双燕尾槽气动性能分析比较

5.4 开启力与泄漏量比较

5.5 小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢

参考文献】