機(jī)械密封是核主泵的主要部件,為了給核主泵用機(jī)械密封的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論依據(jù),本課題研究了錐度端面機(jī)械密封和波度端面機(jī)械密封的密封性能。核主泵用機(jī)械密封在運(yùn)行時(shí),密封環(huán)間隙內(nèi)會存在著微米級的液膜,分別建立了錐度端面機(jī)械密封和波度端面機(jī)械的液膜模型。以能更精確描述流場的NavierStokes方程、含粘性耗散項(xiàng)的能量方程和連續(xù)性方程為控制方程,基于Open FOAM編譯了自定義的流熱單向耦合求解器,求解液膜模型的壓力場和溫度場。研究了兩種機(jī)械密封結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對密封性能的影響,得出了密封性能隨結(jié)構(gòu)參數(shù)改變的變化規(guī)律,分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對液膜內(nèi)溫度場的影響,計(jì)算了液膜內(nèi)的最大溫差,發(fā)現(xiàn)粘性剪切摩擦熱引起的液膜內(nèi)的溫度變化是不能忽略的。在流熱單向耦合研究的基礎(chǔ)上,考慮粘溫效應(yīng),編譯了流熱耦合求解器和相應(yīng)的粘度模型,研究粘溫效應(yīng)對錐度端面機(jī)械密封和波度端面機(jī)械密封的密封性能的影響,分析了隨著結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化,粘溫效應(yīng)對密封性能參數(shù)相對變化率的影響,發(fā)現(xiàn)粘溫效應(yīng)對密封性能的影響是不能忽略的。根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封性能的影響規(guī)律,以及在粘溫效影響下的密封性能變化規(guī)律,綜合考量泄漏量的控制、密封的承載能力和...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 機(jī)械密封簡介
    1.3 機(jī)械密封國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 核主泵機(jī)械密封研究的OpenFOAM求解器開發(fā)
    2.1 OpenFOAM簡介
    2.2 流熱單向耦合求解器
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 求解器編譯開發(fā)
        2.2.3 求解器驗(yàn)證
    2.3 流熱耦合求解器
        2.3.1 控制方程
        2.3.2 求解器編譯開發(fā)
        2.3.3 求解器驗(yàn)證
    2.4 本章小結(jié)
第3章 錐度端面機(jī)械密封的密封性能研究
    3.1 引言
    3.2 數(shù)學(xué)建模
        3.2.1 幾何模型
        3.2.2 流動狀態(tài)判斷
        3.2.3 邊界條件
        3.2.4 密封性能參數(shù)
        3.2.5 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對錐度端面機(jī)械密封的密封性能影響
        3.3.1 液膜基礎(chǔ)膜厚對密封性能的影響
        3.3.2 密封環(huán)錐度對密封性能的影響
        3.3.3 密封環(huán)壩寬比對密封性能的影響
    3.4 錐度端面機(jī)械密封液膜溫度分布研究
        3.4.1 液膜基礎(chǔ)膜厚對溫度分布的影響
        3.4.2 靜環(huán)錐度對溫度分布的影響
        3.4.3 壩寬比度溫度分布的影響
    3.5 本章小結(jié)
第4章 波度端面機(jī)械密封的密封性能研究
    4.1 引言
    4.2 數(shù)學(xué)建模
        4.2.1 幾何模型
        4.2.2 流動狀態(tài)判斷
        4.2.3 邊界條件
        4.2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
    4.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對波度端面機(jī)械密封的密封性能影響
        4.3.1 液膜基礎(chǔ)膜厚對密封性能的影響
        4.3.2 靜環(huán)錐度對密封性能的影響
        4.3.3 密封環(huán)壩寬比對密封性能的影響
        4.3.4 靜環(huán)端面波幅對密封性能的影響
        4.3.5 波數(shù)對密封性能的影響
    4.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對波度端面機(jī)械密封液膜溫度分布的影響
        4.4.1 液膜基礎(chǔ)膜厚對溫度分布的影響
        4.4.2 密封環(huán)錐度對溫度分布的影響
        4.4.3 密封環(huán)壩寬比對溫度分布的影響
        4.4.4 靜環(huán)端面波幅對溫度分布的影響
        4.4.5 波數(shù)對溫度分布的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 核主泵密封間隙內(nèi)流熱耦合研究
    5.1 引言
    5.2 錐度端面機(jī)械密封流熱耦合密封性能研究
        5.2.1 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        5.2.2 粘溫效應(yīng)對泄漏量的影響
        5.2.3 粘溫效應(yīng)對密封開啟力的影響
        5.2.4 粘溫效應(yīng)對液膜剛度的影響
        5.2.5 粘溫效應(yīng)對溫度分布的影響
    5.3 波度端面機(jī)械密封流熱耦合密封性能研究
        5.3.1 網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證
        5.3.2 粘溫效應(yīng)對泄漏量的影響
        5.3.3 粘溫效應(yīng)對密封開啟力的影響
        5.3.4 粘溫效應(yīng)對液膜剛度的影響
        5.3.5 粘溫效應(yīng)對溫度分布的影響
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3863403