核主泵用機械密封運行在高壓、高速、寬范圍溫度的工況下,高壓會引起密封端面力變形;高速會致使端面間流體膜因粘性剪切作用而生熱,加上旋轉(zhuǎn)組件的攪拌生熱,將改變機械密封的溫度場,同時引起密封環(huán)的熱變形。端面熱力變形和介質(zhì)性質(zhì)變化均將影響密封的穩(wěn)定性、密封性和追隨性。本文以收斂錐端面流體靜壓型機械密封為研究對象,分析了熱彈流效應(yīng)的影響,研究結(jié)果可為核主泵靜壓型機械密封的設(shè)計提供理論指導(dǎo)。主要工作和結(jié)果如下: 首先,建立了靜環(huán)傾斜時的三維穩(wěn)態(tài)傳熱模型,并考慮流體粘度隨壓力、溫度的變化,建立了端面流體膜壓力和密封環(huán)溫度的控制方程,采用有限差分法離散各控制方程,并基于Matlab計算平臺編制了相應(yīng)的計算程序。 其次,在不考慮變形情況下,獲得了流體膜壓力場及密封環(huán)和流體膜的溫度場,研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)、操作參數(shù)對溫度場和密封性能的影響。 最后,基于有限元軸對稱變形理論計算了密封環(huán)的熱變形和彈性變形,討論了不同邊界條件對變形的影響;對密封進行流、固、熱耦合分析,研究了熱彈變形對密封性能的影響;同時改變操作參數(shù),研究了端面溫度、熱彈變形、端面流體膜平衡間隙等隨之產(chǎn)生的變化規(guī)律。 結(jié)果表明,收斂錐端面流體靜壓型機...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源和意義
    1.2 機械密封基礎(chǔ)
        1.2.1 機械密封基本概念及分類
        1.2.2 核主泵用密封的分類
    1.3 核主泵密封研究現(xiàn)狀
        1.3.1 實驗研究
        1.3.2 理論研究
        1.3.3 存在的問題
    1.4 研究內(nèi)容
第2章 流體靜壓型機械密封傳熱模型
    2.1 幾何模型
    2.2 物理模型
        2.2.1 廣義雷諾方程
        2.2.2 粘度方程
        2.2.3 能量方程
        2.2.4 熱傳導(dǎo)方程
        2.2.5 流體速度和速度梯度
        2.2.6 控制方程的邊界條件
    2.3 密封性能參數(shù)
    2.4 數(shù)學(xué)模型的無量綱化
        2.4.1 廣義雷諾方程的無量綱化
        2.4.2 粘度方程的無量綱化
        2.4.3 能量方程的無量綱化
        2.4.4 熱傳導(dǎo)方程的無量綱化
        2.4.5 流體速度方程和速度梯度方程的無量綱化
        2.4.6 邊界條件的無量綱化
    2.5 本章小結(jié)
第3章 考慮熱效應(yīng)時流體靜壓密封性能分析
    3.1 程序計算流程
        3.1.1 溫度場計算流程
        3.1.2 壓力場計算流程
        3.1.3 總程序計算流程
    3.2 計算程序驗證
    3.3 考慮熱效應(yīng)時密封性能研究
        3.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        3.3.2 操作參數(shù)的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 熱彈流效應(yīng)對靜壓密封性能的影響分析
    4.1 有限元變形基本理論
    4.2 靜壓密封熱彈變形模型
    4.3 計算結(jié)果與分析
        4.3.1 熱彈變形結(jié)果及其對密封性能的影響
        4.3.2 密封環(huán)材料對密封性能的影響
        4.3.3 操作參數(shù)對密封性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
附錄
致謝
攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果



本文編號：3749715