本文關(guān)鍵詞：動壓型槽表面形貌對中低速干氣密封性能的影響

  更多相關(guān)文章： 干氣密封 表面形貌 形貌優(yōu)化 數(shù)值分析

【摘要】：在中低速條件下,干氣密封存在潤滑不充分和運行不穩(wěn)定的問題,所導(dǎo)致的端面接觸摩擦磨損會影響密封性能及其使用壽命,而合理的表面形貌設(shè)計可產(chǎn)生明顯的流體動壓效應(yīng),改善密封端面潤滑狀態(tài)。為進(jìn)一步提高中低速干氣密封的氣膜承載特性和氣膜穩(wěn)定性,本文針對干氣密封螺旋槽槽底表面形貌效應(yīng)開展數(shù)值分析與理論研究。首先,基于氣體潤滑理論,考慮動壓型槽表面形貌對流體潤滑特性的影響,采用流量因子修正法,建立修正流體潤滑模型,在此基礎(chǔ)上采用有限差分法對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)值分析。其次,依據(jù)所建立的修正潤滑模型,分別對紋理表面流量因子和密封端面氣膜特性進(jìn)行分析,獲得了形貌參數(shù)和膜厚比對流量因子的影響規(guī)律以及操作參數(shù)對密封端面氣流速度和氣膜壓力分布的影響規(guī)律。再次,考慮動壓型槽表面紋理特征,對螺旋槽干氣密封的密封性能進(jìn)行研究。主要針對典型的紋理方向角βr=-45°,βr=45°的表面及各向同性表面,分析了不同形貌參數(shù)、操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)下的氣膜承載力和氣膜剛度等性能參數(shù),提出了動壓型槽表面紋理方向性在不同條件下對密封性能的影響規(guī)律及其影響范圍。最后,以氣膜承載力和氣膜剛度為目標(biāo)函數(shù),通過分析動壓型槽與表面形貌之間的協(xié)同作用,以及不同操作參數(shù)對表面形貌效應(yīng)的交互影響,分別獲得適用于特定結(jié)構(gòu)參數(shù)和特定操作參數(shù)下的表面形貌參數(shù)優(yōu)選值,并給出中低速干氣密封動壓型槽表面紋理方向角選型譜圖,初步實現(xiàn)動壓型槽表面形貌的優(yōu)化。結(jié)果表明,與開槽區(qū)流體流動方向接近平行的方向性紋理能夠產(chǎn)生較大的流體動壓效應(yīng),氣膜承載能力和氣膜穩(wěn)定性佳,尤其在密封壓力、密封間隙和槽深較小以及轉(zhuǎn)速較大的情況下,動壓型槽表面紋理的影響較為顯著,其中,對氣膜剛度的影響較大,對氣膜承載力的影響較小;動壓型槽與表面形貌之間存在協(xié)同效應(yīng),高度協(xié)同時,槽深越大,協(xié)同效應(yīng)越明顯,方向性協(xié)同時,不同螺旋角下協(xié)同效應(yīng)基本相同;基于壓力—轉(zhuǎn)速兩兩變化法得出的動壓型槽表面紋理方向角選型譜圖中,在低壓高速區(qū),以氣膜承載力和氣膜剛度為綜合優(yōu)選目標(biāo),隨著速度增大以及壓力的減小,紋理方向角減小;在高壓低速區(qū),以氣膜剛度為優(yōu)選目標(biāo),結(jié)構(gòu)參數(shù)不同則紋理方向角隨著速度和壓力的變化規(guī)律不同。
【關(guān)鍵詞】：干氣密封 表面形貌 形貌優(yōu)化 數(shù)值分析
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號說明10-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 表面形貌理論研究13-15
• 1.2.2 表面形貌實驗研究15-17
• 1.2.3 存在的問題17
• 1.3 研究內(nèi)容17-20
• 第2章 計入表面形貌效應(yīng)的干氣密封流體動力潤滑模型20-26
• 2.1 數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.1.1 幾何模型20-21
• 2.1.2 物理模型21-22
• 2.1.3 邊界條件22
• 2.1.4 性能參數(shù)22-23
• 2.2 數(shù)值方法23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 動壓型槽表面紋理效應(yīng)分析26-36
• 3.1 紋理表面流量因子26-29
• 3.2 紋理表面流體運動特征29-35
• 3.2.1 剪切作用30-33
• 3.2.2 壓差作用33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第4章 考慮動壓型槽表面形貌效應(yīng)的干氣密封性能分析36-44
• 4.1 計算參數(shù)36
• 4.2 形貌參數(shù)對密封性能的影響36-39
• 4.3 操作參數(shù)對密封性能的影響39-42
• 4.3.1 轉(zhuǎn)速39-40
• 4.3.2 密封壓力40-41
• 4.3.3 密封間隙41-42
• 4.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封性能的影響42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第5章 中低速干氣密封動壓型槽表面形貌優(yōu)化設(shè)計44-54
• 5.1 動壓型槽與表面形貌協(xié)同作用的研究44-47
• 5.2 表面紋理方向的優(yōu)化47-52
• 5.2.1 不同操作參數(shù)對紋理方向角優(yōu)選值的交互影響47-49
• 5.2.2 動壓型槽表面紋理方向角選型譜圖49-52
• 5.3 本章小結(jié)52-54
• 第6章 結(jié)論與展望54-56
• 6.1 結(jié)論54-55
• 6.2 創(chuàng)新點55
• 6.3 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果62

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