高速氣液兩相動(dòng)壓式密封性能研究.pdf

1、針對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的潤(rùn)滑場(chǎng)合，氣液兩相潤(rùn)滑技術(shù)由于其高效性、精確性及經(jīng)濟(jì)性，成為很有前途的潤(rùn)滑方式。但是現(xiàn)采用的密封在氣液兩相潤(rùn)滑工況下存在泄漏量大、適用性弱及可靠性差等問題，制約著兩相潤(rùn)滑的發(fā)展。本文提出利用流體動(dòng)壓效應(yīng)的氣液兩相動(dòng)壓密封，以滿足高轉(zhuǎn)速、低泄漏、運(yùn)行可靠的要求。本文針對(duì)不同液氣比工況，從密封端面氣液兩相流場(chǎng)分布、結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化、變壓差運(yùn)行及啟動(dòng)性能等方面研究了氣液兩相動(dòng)壓密封的穩(wěn)態(tài)性能。
　　針對(duì)低液氣比動(dòng)壓密封的研究，

2、假設(shè)微小液滴在氣體中均勻分布，通過建立單個(gè)物理模型得到動(dòng)壓密封端面間氣液兩相流體的等效黏度和等效密度，推導(dǎo)出氣液兩相流體壓力控制方程，并利用有限元方法，借助MATLAB編寫程序求解控制方程得到密封端面間氣液兩相流體的壓力分布，進(jìn)而求得在實(shí)際工作運(yùn)行下的性能參數(shù)。利用FLUENT軟件的DPM模型分析動(dòng)壓密封端面流動(dòng)情況，驗(yàn)證了推導(dǎo)的氣液兩相流體壓力控制方程和MATLAB編程求解結(jié)果的正確性。
　　利用MATLAB編寫有限元程序求解控

3、制方程的方法分析了動(dòng)壓密封性能隨操作參數(shù)的變化規(guī)律，采用正交試驗(yàn)方法綜合分析螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響規(guī)律，得到結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)組合。分析了在-0.02MPa～0.05MPa的變壓差運(yùn)行工況下的工作狀態(tài)及動(dòng)壓密封的啟動(dòng)過程。分析結(jié)果表明:在變壓差范圍內(nèi)，能夠維持開啟力和閉合力動(dòng)態(tài)平衡，并且工作膜厚都在合適的范圍內(nèi)。
　　利用FLUENT軟件的MIXTURE求解方法，建立了密封端面間隙流動(dòng)區(qū)域模型，得到了端面間隙流場(chǎng)分布情況，對(duì)比

4、研究了外徑側(cè)開槽和內(nèi)徑側(cè)開槽兩種結(jié)構(gòu)，研究得到考慮較高的流體膜剛度及開啟力，建議外徑側(cè)開槽結(jié)構(gòu)，考慮較低的泄漏量和摩擦扭矩，建議內(nèi)徑側(cè)開槽結(jié)構(gòu)，并研究了操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響規(guī)律。分析了在-0.02MPa～0.05MPa的變壓差運(yùn)行工況下的運(yùn)行狀態(tài)和啟動(dòng)過程。分析結(jié)果表明:在變壓差范圍內(nèi)，能夠維持開啟力和閉合力動(dòng)態(tài)平衡，并且工作膜厚都在合適的范圍內(nèi)，啟動(dòng)過程分析表明外徑側(cè)開槽結(jié)構(gòu)更容易開啟。
　　自主研制氣液兩相動(dòng)壓密