【摘要】：艉軸端面密封是全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器保持密封性能的關(guān)鍵。船艉軸端面密封運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程較為復(fù)雜,其性能主要受力載荷與熱載荷影響,力載荷對(duì)端面密封的影響表現(xiàn)在端面壓力場(chǎng)上,熱載荷對(duì)端面密封影響表現(xiàn)在端面溫度場(chǎng)上,而力載荷主要受端面密封的結(jié)構(gòu)影響,熱載荷受熱源剪切熱等影響。為提高艉軸端面密封的密封性能,本文在相關(guān)學(xué)者們現(xiàn)有的端面密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究上,提出端面槽型與波度、錐度耦合的思想,在現(xiàn)有的溫度場(chǎng)基礎(chǔ)研究上,對(duì)熱源等模型進(jìn)行優(yōu)化,具體研究?jī)?nèi)容如下:首先,建立三種不同槽型端面的數(shù)學(xué)模型,并基于端面槽型建立端面密封中槽型與端面波度、錐度耦合模型。基于流體為穩(wěn)態(tài)等假設(shè),從N-S方程出發(fā),推導(dǎo)更為簡(jiǎn)潔的柱坐標(biāo)下分析端面密封的Reynolds方程。結(jié)合相關(guān)具體參數(shù),從槽型結(jié)構(gòu)(槽深、槽數(shù)和螺旋角)、波度和錐度角度分析,揭示端面密封中端面結(jié)構(gòu)與密封性能關(guān)系。其次,分析端面密封溫度場(chǎng)來(lái)源,優(yōu)化端面密封熱源數(shù)學(xué)模型。結(jié)合熱源數(shù)學(xué)模型,基于端面密封溫度場(chǎng)控制模型,建立相關(guān)求解溫度場(chǎng)方程的前提邊界條件模型。結(jié)合本文槽型結(jié)構(gòu)研究?jī)?nèi)容,計(jì)算及分析無(wú)槽型結(jié)構(gòu)、直方槽型結(jié)構(gòu)、螺旋槽型結(jié)構(gòu)和內(nèi)螺旋槽型結(jié)構(gòu)端面密封溫度場(chǎng)分布。然后,將本文的研究?jī)?nèi)容應(yīng)用于某船舶企業(yè)的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的艉軸端面密封案例分析中,建立全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器的工況與密封性能關(guān)系模型等,驗(yàn)證了研究的有效性。最后,對(duì)本文的工作內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)研究中可能存在的不足以及未來(lái)針對(duì)端面密封可開(kāi)展的深層次研究進(jìn)行展望。
【圖文】：

端面密封中端面波度、錐度數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用推導(dǎo)出行端面密封結(jié)構(gòu)與密封性能分析。結(jié)構(gòu)模型開(kāi)槽機(jī)理分析密封中，利用流體的動(dòng)壓效應(yīng)，即將端面密封的動(dòng)的流體，使其摩擦狀態(tài)從混合摩擦狀態(tài)，變成流體過(guò)程中端面的磨損等[42-44]。某個(gè)端面進(jìn)行開(kāi)槽，有助于流體動(dòng)壓效應(yīng)的形成[2常選擇偏硬的材料，靜環(huán)選擇相對(duì)偏軟的材料，主環(huán)經(jīng)常處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而靜環(huán)基本處于平穩(wěn)狀壓效應(yīng)圖中，考慮到動(dòng)靜環(huán)材料，槽型一般開(kāi)設(shè)在

（a） （b） （c）圖 2-3 端面幾何模型：（a）螺旋槽、（b）內(nèi)螺旋槽和（c）直方槽其中，螺旋槽中槽型邊界與端面密封的靜環(huán)端面邊界一致，槽型線為對(duì)角螺旋也稱之為對(duì)數(shù)螺旋線，，其控制方程為[49]：tangr r e （2-4）式中：r ， 為端面任意點(diǎn)坐標(biāo)。其中，內(nèi)螺旋槽中槽型邊界位于端面密封的靜環(huán)端面邊界內(nèi)，內(nèi)螺旋槽型線與槽型線相似，其控制方程同為公式 2-4 所示的 。其中，直方槽中槽型邊界與端面密封的靜環(huán)端面邊界一致，槽型線為直線，其方程為：( )gr r C（2-5）式中， ， 為端面任意點(diǎn)坐標(biāo)，C 代表的是槽型區(qū)域極角集合。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700635