金屬磁流體密封的數值分析和試驗研究.pdf

1、磁流體密封是一種可靠性高、功耗低、零泄漏的高性能旋轉密封。針對現有磁流體密封不適用于多種液態(tài)介質和較高溫度條件的問題，提出了適用于多種密封介質，發(fā)熱量較小，能夠適應較高線速度條件的金屬磁流體密封。論文從磁流體制備、密封能力、傳熱性能三個方面對金屬磁流體密封展開了深入研究。
　　改變磁性流體的載液和磁性顆粒，制備出液態(tài)金屬磁性流體，測試了穩(wěn)定性、蒸發(fā)特性、介質相容性、磁化特性，以及金屬磁流體粘度隨溫度的變化規(guī)律。改進現有磁流體密封結

2、構，改善安裝性能，提出了端面金屬磁流體密封新結構。
　　采用ANSYS軟件分析金屬磁流體密封的磁場強度和磁感應強度分布，得到密封能力。研究了齒高、齒寬、密封間隙、動環(huán)厚度以及冷卻水槽尺寸等結構參數和轉速對密封能力的影響。研究表明密封能力隨齒高、齒寬和動環(huán)厚度的增大先增后減，而隨密封間隙的增加而加速減小。通過正交試驗設計法得到齒高、齒寬、密封間隙和動環(huán)厚度的多參數綜合優(yōu)化結果，為密封設計建立了基礎。
　　采用FLUENT軟件，

3、建立金屬磁流體密封的傳熱分析模型，得到密封的溫度場分布和磁流體發(fā)熱規(guī)律。分析了金屬磁流體密封的轉速、齒高、齒寬和密封間隙對傳熱性能的影響，得到金屬磁流體和永磁體的溫度及功耗的變化規(guī)律。功耗和溫度隨轉速和齒寬的增大而增加，隨密封間隙增大而減小，隨齒高變化并不明顯。
　　研制了金屬磁流體密封裝置，建立密封試驗系統(tǒng)。通過密封能力和傳熱性能試驗，驗證了密封裝置在實際工況中的可行性。同時，以磁脂作為金屬磁流體的對照，得到其在密封能力和傳熱性