隨著T型槽氣體端面密封在高速高溫領(lǐng)域的不斷拓展應(yīng)用,設(shè)備高速運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的高頻率擾動和熱效應(yīng)問題日益突出。為掌握T型槽端面氣膜密封的動態(tài)特性規(guī)律,本文開展了T型槽端面氣膜密封熱動力潤滑特性理論和實驗研究。首先,建立了T型槽端面密封的幾何結(jié)構(gòu)模型,并考慮外界擾動因素,基于氣體熱動力潤滑理論,建立動力學(xué)方程、雷諾方程、能量方程、熱傳導(dǎo)方程、狀態(tài)方程、膜厚方程、界面方程以及黏度方程,構(gòu)建了T型槽端面氣膜密封熱動力潤滑理論分析數(shù)學(xué)模型,并設(shè)定邊界條件。然后,開展了T型槽端面氣膜密封穩(wěn)態(tài)特性分析,數(shù)值計算了壓力分布、溫度分布和熱變形規(guī)律。結(jié)果表明:在高速高壓工況下,T型槽氣體密封端面溫度沿泄漏方向降低,端面的彈性變形和熱變形形成發(fā)散變形,致使氣膜厚度降低,密封壓力5 MPa時,氣膜厚度從5μm降到1.62μm。其次,開展了T型槽端面氣膜密封動態(tài)特性分析,利用小擾動方法分析了外界擾動頻率對氣膜剛度、阻尼和振幅的影響規(guī)律。結(jié)果表明:外界擾動頻率產(chǎn)生附加壓力和溫度,擾動頻率為10000 Hz時,氣膜剛度引起的附加溫度為0.25 K,氣膜阻尼引起的附加溫度為0.2 K,氣膜剛度、氣膜阻尼和軸向振幅都受擾動頻... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

優(yōu)化后端面槽型示意圖

馬春紅等[7]采用數(shù)值方法研究了 T 型槽端面氣膜密封的性，考慮到環(huán)的彈性變形和熱變形以及阻塞效應(yīng)來計算薄膜壓發(fā)現(xiàn)外半徑和內(nèi)半徑之間的溫差在壓差低于 1.0 MPa 約 6 K0 K（如圖 1-1）。分析結(jié)果還表明，當(dāng)密封壓力在 1.0 MPa 下于 1.0 MPa 時形成發(fā)散間隙；當(dāng)密封壓力大于 1.0 MPa 時，熱變得明顯，導(dǎo)致開啟力顯著降低；此外，動態(tài)開啟力在低密封度的增加而增加，在密封壓力為 0.5 MPa 的情況下，其開啟力在 3.0 MPa 高密封壓力的情況下開啟力隨轉(zhuǎn)速降低超過 6％適合在低密封壓力和高轉(zhuǎn)速條件下使用。 年，劉杰等[25]采用有限差分法求解氣體流動的雷諾方程，并型、直口型和發(fā)散型的 T 型槽干氣密封（如圖 1-3）的數(shù)學(xué)模槽密封性能隨壓力和轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。研究表明：在高壓工的泄漏率和軸向氣膜剛度比直線型和發(fā)散型要好。在中低壓槽動壓效應(yīng)優(yōu)于直線型 T 型槽，直線型 T 型槽優(yōu)于收斂型 T

圖 1-4 試驗臺原理圖[26]Figure 1-4. Test bench schematic上所述，T 型槽具有較好的動壓效果，且能夠?qū)崿F(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)，對于集中于穩(wěn)態(tài)下的密封性能分析，和槽型的研究和改進。但 T 型槽結(jié)體膨脹進一步加劇，產(chǎn)生比螺旋槽端面更大的溫度梯度，意味著更形、密封開啟能力下降、氣膜厚度減小，密封端面接觸磨損和失效且實際運轉(zhuǎn)過程中外界擾動問題無法避免，隨著工況趨向于高溫高面的動態(tài)熱分析至關(guān)重要，對 T 型槽密封性能改進設(shè)計和壽命預(yù)測意義。端面氣膜密封氣膜溫度場理論研究面氣膜密封端面溫度不一致，在溫差的作用下將會使密封環(huán)產(chǎn)生熱響密封性能，降低密封壽命，因此端面氣膜密封溫度場研究就顯得面氣膜密封端面相對運動，氣膜因黏性剪切會產(chǎn)生一定的熱量，這升端面溫度，因為線速度的不同也會產(chǎn)生不同的熱量，此外，由于

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]螺旋槽干氣密封中低壓熱動力潤滑特性研究[D]. 馬春紅.浙江工業(yè)大學(xué) 2017

碩士論文
[1]抽氣熱電偶測溫的數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計[D]. 張振剛.景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 2009



本文編號：3609906