三維粗糙表面的表征及其氣體密封性能研究.pdf

1、閥門是石油、化工、電站、長輸管線、造船、核工業(yè)、各種低溫工程、宇航以及海洋采油等國民經濟各部門不可缺少的流體控制設備。隨著閥門使用條件的日益嚴酷，其耐久性和可靠性越來越被人們所重視。例如，在航天、航空發(fā)動機中使用的高壓靜密封閥門，往往要適應大溫度跨度，寬壓力范圍以及高真空等嚴酷環(huán)境。因此，在滿足各方面高參數新要求的同時，如何做到更好地提高密封性能、可靠性及降低成本成為閥門行業(yè)密切關注的問題。 對于靜密封閥門的研制，除了必須遵守有

2、關標準規(guī)定合理地進行宏觀結構設計、確保工藝質量外，尋找密封接觸表面的微觀粗糙形貌與泄漏量的關系也成了提高其密封性能的重要渠道。 本文從三維粗糙表面形貌的表征入手，介紹了現階段比較先進的兩種微納米表面測量技術一掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)，并對幾種不同加工方式所得的粗糙表面進行了實際測量。 隨機粗糙表面的計算機生成是研究表面微觀形貌功能效應的基礎。本文在分析歸納前人有關三維表面形貌的數字模擬研究成果的基

3、礎上，利用基于AR模型的數字濾波技術，通過計算機模擬生成具有指定自相關函數的粗糙表面，用自相關函數來控制以獲得不同加工紋理特征的高斯分布表面。 粗糙表面形貌對氣體密封效果的影響是本文重點研究的問題。文中以氣體在微納米粗糙間隙的流動理論為分析工具，模擬一對密封副的局部模型，利用計算機模擬表面產生的數據，采用平均流動模型進行編程計算，得出紋理方向、表面粗糙度均方根等表征參數在最小名義氣體膜厚不斷變化時對流量因子和粗糙面承載力的影響，