干气密封非线性动力稳定性分析及其响应优化

发布时间：2024-04-09 04:55

　　干气密封是一种新型的非接触式机械密封，它是现代流体动压润滑理论在密封技术领域的最新应用成果。由于密封间隙仅为3～5μm，极易受到外界干扰、结构参数等影响，极有可能导致动静密封环间的干摩擦或泄漏量增大，因而保证气膜动态稳定性是干气密封可靠运行的关键。气体端面密封的稳定性与其动力学特性密切相关，其动力学特性一直是国内外研究的技术难点。 干气密封系统本身是一非线性系统，其动力学特性应具有非线性，以螺旋槽干气密封为研究对象，对气体润滑气膜的非线性动力稳定性进行了研究。从轴向和角向两个方面来研究干气密封槽内气体的非线性动力学行为，目的是寻求密封螺旋角的稳定范围，对干气密封设计与优化具有重要的理论指导意义。 从N-S方程出发，基于微尺度流动中的滑移边界条件，推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程。并应用PH线性化方法，将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程，再引入复函数将复常数偏微分方程又变为两个线性实常数微分方程组，并采用小参数迭代法进行求解，近似求得了螺旋槽内气体动压分布的解析解。继而可求出气体流速分布及泄漏量的大小，得到了轴向微扰下气膜反作用力的增量，再利用复数和迭代法对静态下气膜边...

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图2.1产生流体动压效应的密封面流槽形状

向间隙收敛段落也可通过密封面开槽、开口或台阶来产生。使用最广泛的结构台阶式、斜面式和螺旋槽面式密封[63-65]。利用流体动压效应的通常做法是在摩擦副的一个密封面上开设某种形状的流体。在这些流槽的作用下，普通的接触式密封变成流体动压非接触式密封。这些起流体动力润滑作用，使密封端面....

图2.4螺旋槽干气密封工作原理

图2.4螺旋槽干气密封工作原理与受力分析对象，对图2.2螺旋槽干气密封结构作受力分析停止运转时，作用于密封副上的力只有流体静压所示。一个是使密封面闭合的力FC，它由弹簧及背压p2引起的力组成。其中A为密封面面积它由作用在密封面上的流体静压力引起。此时开面贴合，起....

图2.5流体静压力分布

图2.4螺旋槽干气密封工作原理模型与受力分析为研究对象，对图2.2螺旋槽干气密封结构作受力分析。缩机在停止运转时，作用于密封副上的力只有流体静压力。静环图2.5所示。一个是使密封面闭合的力FC，它由弹簧力和静环p1以及背压p2引起的力组成。其中A为密封面面积....

图2.6正常运转时气膜的压力分布

图2.6正常运转时气膜的压力分布当受到外来干扰时，可能导致密封面之间的间隙改变。当间隙减启力显着增加，此时FC<FO，密封间隙将增大，从而使密封很图2.7(a)所示。同样地，如果扰动使得密封面之间的间隙增加减小，此时FC>FO，密封间隙将减小，密封也会很快恢复到平示。的....

本文编号：3949351