当前位置:主页 > 科技论文 > 机械论文 >

基于CFD的微孔端面机械密封流场分析及性能研究

发布时间:2018-08-14 16:39
【摘要】:激光加工微孔端面机械密封是一种新型密封,它是在普通机械密封的端面上加工出微米级的小坑孔,能够实现非接触,具有良好的润滑性能和密封性能。然而,目前对激光加工微孔端面机械密封的CFD数值模拟研究少有文献报道。 本文通过Pro ENGINEER软件建立微孔端面间液膜的三维立体模型,采用Fluent软件对微孔端面间特定工况下的内部微间隙三维流场进行数值模拟,获得在给定工况下流场的压力分布、速度分布以及泄漏量等密封性能参数数值,并分析不同微孔深径比ε和三种不同类型微孔对其密封性能参数的影响规律,得到微孔深径比ε的最佳值和微孔类型的最佳选择。与此同时,进一步通过FLUENT计算出液膜开启力,得出液膜厚度与开启力的关系,最后计算并分析了刚度与液膜厚度的关系,获得最佳的微孔结构参数值。主要研究内容和结论如下: 1.应用Pro ENGINEER软件建立微孔端面间液膜的三维立体模型,根据假设,一个孔栏上的液膜压力分布可表征整个密封面上的液膜压力。Gambit软件对模型进行划分网格,Fluent软件对微孔端面间特定工况下的内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到了流场的压力分布、速度分布以及泄漏量。 2.在对微孔端面间特定工况下,通过改变微孔深径比ε再次模拟,得到了不同参数下流场所对应的压力分布,速度分布及泄漏量,并分析了在同一液膜厚度的情况下,微孔深径比ε对端面机械密封性能的影响。 3.应用Pro ENGINEER软件分别建立了柱形面,锥形面,球缺形三种不同类型微孔端面间液膜的三维立体模型,在特定工况下,Fluent软件对微孔端面间的内部微间隙三维流场进行数值模拟,由此得到了三种流场的压力分布、速度分布以及泄漏量,并分析了在同一液膜厚度的情况下,同一微孔深径比ε情况下三种不同型面微孔对端面机械密封性能的影响,得出最佳微孔类型。 4.通过FLUENT计算出液膜开启力,得出液膜厚度与开启力的关系,最后计算并分析了刚度与液膜厚度的关系,结果表明:密封开启力和液膜刚度随着非孔区膜厚增大而下降,在较大的膜厚范围内均有较大的开启力和液膜刚度,这对密封的稳定操作是非常有利的。
[Abstract]:Laser machining of micro-hole end face mechanical seal is a new type of seal. It is a micro-sized pit hole on the end face of ordinary mechanical seal, which can realize non-contact, and has good lubricating performance and sealing performance. However, there are few literatures on the CFD numerical simulation of the mechanical seal of micro-hole in laser machining. In this paper, the three-dimensional model of the liquid film between the end surfaces of the microholes is established by Pro ENGINEER software, and the three-dimensional flow field of the internal micro-gap is numerically simulated by using the Fluent software to obtain the pressure distribution of the flow field under the given working conditions. The sealing performance parameters such as velocity distribution and leakage amount are calculated. The effects of different depth / diameter ratios of micropores and three different types of micropores on sealing performance parameters are analyzed. The optimum value of depth to diameter ratio 蔚 of micropores and the optimum selection of micropore types are obtained. At the same time, the liquid film opening force is calculated by FLUENT, and the relationship between the film thickness and the opening force is obtained. Finally, the relationship between the stiffness and the liquid film thickness is calculated and analyzed, and the optimum micropore structure parameters are obtained. The main contents and conclusions are as follows: 1. The three-dimensional model of liquid film between microporous end surfaces was established by using Pro ENGINEER software. The liquid membrane pressure distribution on a hole column can represent the liquid membrane pressure on the whole sealing surface. Gambit software is used to mesh the model and the fluent software simulates the three-dimensional flow field of the internal microgap under specific working conditions between the end surfaces of the microholes. The pressure distribution, velocity distribution and leakage volume of the flow field are obtained. The pressure distribution, velocity distribution and leakage amount corresponding to the flow place under different parameters are obtained by changing the ratio of depth to diameter of the microhole under specific conditions between the end surfaces of the micropore, and the pressure distribution, the velocity distribution and the leakage amount are obtained by changing the ratio of depth to diameter of the micropore, and the case of the same liquid film thickness is analyzed. The effect of microhole depth to diameter ratio on the mechanical seal performance of end face. 3. The three-dimensional models of liquid film between cylindrical, conical and spherical surfaces are established by using Pro ENGINEER software. The numerical simulation of the three-dimensional flow field between the end surfaces of micropores is carried out by fluent software under specific working conditions, and the results are as follows: (1) in this paper, three dimensional models of the liquid film between the different types of micropore end surfaces are established by using the Pro ENGINEER software, and the numerical simulation is carried out by fluent software. The pressure distribution, velocity distribution and leakage volume of three kinds of flow fields are obtained, and the effect of three different microholes on the mechanical seal performance of the end face under the same film thickness and the same hole depth to diameter ratio 蔚 is analyzed. The optimum micropore type was obtained. 4. The relationship between the film thickness and the opening force is obtained by FLUENT. Finally, the relationship between the stiffness and the liquid film thickness is calculated and analyzed. The results show that the sealing opening force and the liquid film stiffness decrease with the increase of the film thickness in the non-porous zone. In the larger film thickness range, there is a large opening force and liquid film stiffness, which is very beneficial to the stable operation of the seal.
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH136

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 申军煜;;聚合釜机械密封的改进[J];设备管理与维修;2011年08期

2 刘斌;车万慧;;机械密封中急冷的作用[J];石油化工设备技术;2010年04期

3 贺爱侠;;柴油泵机械密封泄漏分析[J];煤炭技术;2011年07期

4 陈湘田;;论旋转设备中的机械密封效用及故障的方法研究[J];化学工程与装备;2011年06期

5 刘彦军;;机械密封泄露原因及原因分析[J];黑龙江科技信息;2011年21期

6 刘斌;;泵用机械密封故障分析及对策[J];机电信息;2011年18期

7 尹夏冰;谢涵;赵荣;;浅谈离心泵机械密封常见故障及控制措施[J];机电信息;2011年18期

8 李爱贤;;机械密封失效的原因及其改进策略探究[J];机电信息;2011年18期

9 李站丰;孙继锋;;机械密封失效原因与改进措施[J];氯碱工业;2011年05期

10 刘星;童金侠;马莉;;机械密封泄漏原因分析与对策[J];辽宁化工;2011年06期

相关会议论文 前10条

1 高华;张守森;张凯;;多相泵机械密封的性能研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下)[C];2011年

2 陈月环;毛文忠;赵彩虹;;热油泵高压端机械密封的改造[A];2000年晋冀鲁豫鄂蒙六省区机械工程学会学术研讨会论文集(河南分册)[C];2000年

3 王双年;;机械密封改进在实际生产中的应用[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第二分册)[C];2003年

4 廖和滨;杨晓翔;刘康林;郭金泉;;机械密封静环温度场的有限元分析[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年

5 叶有楠;刘晓辉;;GPA95机械密封国产化问题及对策[A];中国有色金属学会第五届学术年会论文集[C];2003年

6 王劲;;沉没辊机械密封失效分析与对策[A];2004年全国炼钢、轧钢生产技术会议文集[C];2004年

7 荆志巍;;汽车涂装工厂机械密封问题分析解决[A];设备管理与维修实践和探索论文集[C];2005年

8 马雪峰;;常用机械密封的设计计算[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年

9 王盈;朱震东;;低沸塔底料泵机械密封的改造[A];2004年全国化工、石化装备国产化暨设备管理技术交流会会议论文集[C];2004年

10 朱健;;大亚湾和岭澳核电站发电机定子冷却水泵机械密封的改进研究[A];中国核学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 钟烨辉;我国成功掌握核级泵机械密封技术[N];中国工业报;2010年

2 特约记者 张敬霞;八成新 九成熟 十分绝[N];中国石油报;2011年

3 通讯员 张敬霞;石化“十大绝招绝技”十分绝![N];大庆日报;2011年

4 山西原平化学工业集团有限公司 窦宏庆;泵用机械密封的泄漏分析及检修[N];山西科技报;2009年

5 吴宏富;驰骋在微纳米、机械密封王国[N];经理日报;2009年

6 王秋 整理;把个人钻研变成一群人的事业[N];工人日报;2011年

7 沈文;国产化需新思路新技术新工艺[N];中国石化报;2010年

8 本报记者 成吉昌;追求机械密封技术的最高境界[N];中国机电日报;2001年

9 刘伊婷;机械密封件实物质量合格率99.5%[N];中国质量报;2008年

10 张德志;机械密封件产品抽查 合格率99.5%企业被曝光[N];中国工业报;2008年

相关博士学位论文 前5条

1 孙见君;机械密封泄漏预测理论及其应用研究[D];南京工业大学;2006年

2 王和顺;干气密封运行状态稳定性的研究[D];西南交通大学;2006年

3 万轶;表面织构与合金化改善密封材料摩擦学性能研究[D];南京理工大学;2008年

4 胡志栋;端面油膜密封缝隙变粘度流体流动特性及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

5 丁雪兴;干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D];兰州理工大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 王燕;基于CFD的微孔端面机械密封流场分析及性能研究[D];兰州理工大学;2011年

2 张贺房;圆柱孔端面机械密封的数值分析[D];河北科技大学;2010年

3 潘宁;双向自上游泵送机械密封性能研究[D];昆明理工大学;2009年

4 汤新雄;三种不同端面几何形貌机械密封的性能试验研究[D];江苏大学;2010年

5 周亚军;机械密封在机泵上的应用及故障处理[D];山东大学;2011年

6 于明彬;核主泵用深槽端面机械密封性能理论研究[D];浙江工业大学;2010年

7 黄建平;槽腔耦合端面液体机械密封内流场及性能研究[D];江苏大学;2010年

8 佘志刚;基于MATLAB的端面微孔机械密封性能参数计算及优化[D];兰州理工大学;2011年

9 刘云;变速调节机械密封实验系统的研制[D];浙江工业大学;2010年

10 赵龙;泵用机械密封工作环境及其改善方法研究[D];昆明理工大学;2009年



本文编号:2183474

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jixiegongcheng/2183474.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户f5fa9***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com