本文關(guān)鍵詞：基于滲流原理的機(jī)械密封靜壓滲漏特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前關(guān)于超高速燃?xì)鉁u輪泵用機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)工況下的密封性能研究較為廣泛,由于超高速燃?xì)鉁u輪泵用機(jī)械密封長時(shí)間處于靜壓工況下,靜壓狀態(tài)下的滲漏問題顯得日益突出,對靜壓滲漏機(jī)理的研究迫在眉睫。靜壓工況下,機(jī)械密封兩端面間流體處于混合潤滑狀態(tài),采用適用于全膜潤滑狀態(tài)的雷諾方程描述密封端面間的流體流動具有一定的局限性。因此,本論文采用更適合描述混合潤滑狀態(tài)的多孔介質(zhì)模型建立了接觸式機(jī)械密封和開槽或開孔端面密封的靜壓滲漏模型,進(jìn)行機(jī)械密封靜壓滲漏特性的理論分析以及相關(guān)的試驗(yàn)研究,為滲流理論在機(jī)械密封中的進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。首先,本文基于多孔介質(zhì)模型建立了靜壓滲漏率解析模型和數(shù)值求解模型。通過塑性接觸模型求解了平衡膜厚,進(jìn)而求得端面間孔隙率和滲透率。通過在NS方程中添加粘性阻力項(xiàng),推導(dǎo)得到解析求解模型;由數(shù)值分析軟件COMSOL中的自由流動和多孔介質(zhì)耦合流動模型得到數(shù)值求解模型。其次,以接觸式機(jī)械密封為研究對象,分別用解析模型和數(shù)值模型求解了不同幾何參數(shù)和物性參數(shù)對靜壓滲漏率的影響。結(jié)果表明,端表面粗糙度、介質(zhì)壓力、端面寬度、彈簧比壓和介質(zhì)粘度是影響機(jī)械密封靜壓泄漏率的主要因素,數(shù)值解和解析解的變化趨勢一致;此外,搭建相關(guān)試驗(yàn)臺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,驗(yàn)證了理論分析結(jié)果的可靠性。最后,以圓環(huán)槽和橢圓孔機(jī)械密封端面為研究對象,利用數(shù)值模型分析了圓環(huán)槽和橢圓孔幾何尺寸對靜壓滲漏特性的影響。結(jié)果表明,圓環(huán)槽槽數(shù)、槽寬和介質(zhì)粘度對滲漏率有較大影響,而槽深、槽壩寬和槽區(qū)粗糙度對滲漏率影響非常小,橢圓孔的傾斜角、長短軸比和介質(zhì)粘度對泄漏率有較大影響,孔深和開孔區(qū)粗糙度對泄漏率的影響較小。本論文基于滲流原理建立了靜壓下機(jī)械密封端面間的多孔介質(zhì)模型,系統(tǒng)分析了各幾何參數(shù)和操作參數(shù)對滲漏特性的影響,為機(jī)械密封的滲漏特性分析開辟了新的思路,并對靜壓工況下的機(jī)械密封端面幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的理論借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械密封 靜壓 滲漏 多孔介質(zhì) 數(shù)值解
【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】：2015
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題背景、目的及意義11-12
• 1.2 超高速燃?xì)鉁u輪泵用密封型式研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 接觸式機(jī)械密封研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2 非接觸式機(jī)械密封研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 密封端面形貌對密封性能的影響16-19
• 1.4 密封界面間泄漏通道模型的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 存在問題21
• 1.6 研究內(nèi)容21-23
• 第2章 基于多孔介質(zhì)的機(jī)械密封滲流理論模型23-34
• 2.1 孔隙率和滲透率23-27
• 2.1.1 粗糙表面模型24-25
• 2.1.2 孔隙率25-26
• 2.1.3 滲透率26
• 2.1.4 平衡膜厚26-27
• 2.2 解析模型27-30
• 2.3 數(shù)值模型30-32
• 2.3.1 數(shù)值模型建立30-31
• 2.3.2 網(wǎng)格密度對計(jì)算結(jié)果的影響31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第3章 基于多孔介質(zhì)模型的接觸式機(jī)械密封靜壓滲漏特性分析34-45
• 3.1 幾何參數(shù)和操作參數(shù)對平衡膜厚的影響34-36
• 3.2 幾何參數(shù)和操作參數(shù)對孔隙率的影響36-38
• 3.3 幾何參數(shù)和操作參數(shù)對滲透率的影響38-39
• 3.4 密封端面速度分布和壓力分布39-40
• 3.5 幾何參數(shù)和操作參數(shù)對滲漏特性的影響40-43
• 3.5.1 端表面粗糙度的影響40-41
• 3.5.2 介質(zhì)壓力的影響41
• 3.5.3 彈簧比壓的影響41-42
• 3.5.4 端面寬度的影響42-43
• 3.5.5 介質(zhì)粘度的影響43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第4章 基于滲流原理的圓環(huán)槽和橢圓孔端面機(jī)械密封靜壓滲漏特性分析45-59
• 4.1 同心圓環(huán)槽端面滲漏特性分析45-53
• 4.1.1 幾何模型45-47
• 4.1.2 膜壓分布和速度分布47-48
• 4.1.3 開槽區(qū)粗糙度 σg對泄漏率的影響48-49
• 4.1.4 槽深hg對泄漏率的影響49-50
• 4.1.5 槽數(shù)ng對泄漏率的影響50
• 4.1.6 槽寬W對泄漏率的影響50-51
• 4.1.7 槽壩寬Wd對泄漏率的影響51
• 4.1.8 開槽區(qū)位置r1對泄漏率的影響51-52
• 4.1.9 介質(zhì)粘度對泄漏率的影響52-53
• 4.2 傾斜微孔端面滲漏特性分析53-58
• 4.2.1 幾何模型53-54
• 4.2.2 膜壓分布和速度分布54-55
• 4.2.3 傾斜角 α 對泄漏率的影響55-56
• 4.2.4 長短軸比 γ 對泄漏率的影響56
• 4.2.5 孔深hP對泄漏率的影響56-57
• 4.2.6 開孔區(qū)粗糙度 σp對泄漏率的影響57
• 4.2.7 介質(zhì)粘度對泄漏率的影響57-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 機(jī)械密封靜壓泄漏率的試驗(yàn)研究59-67
• 5.1 實(shí)驗(yàn)臺架以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備59-62
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)臺架59-61
• 5.1.2 補(bǔ)償式微壓計(jì)61-62
• 5.1.3 密封腔壓力供給及測量62
• 5.2 泄漏率的測量方法及收集空腔體積測量62-63
• 5.2.1 泄漏率的測量方法62-63
• 5.2.2 收集空腔體積的測量63
• 5.3 介質(zhì)壓力和表面粗糙度對泄漏率的影響63-65
• 5.3.1 壓力對泄漏率的影響63-64
• 5.3.2 粗糙度對泄漏率的影響64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-67
• 第6章 結(jié)論與展望67-70
• 6.1 主要完成的工作67
• 6.2 結(jié)論67-68
• 6.3 創(chuàng)新點(diǎn)68-69
• 6.4 展望69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 符號說明75-78
• 致謝78-79
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：368141