發(fā)布時間：2020-05-14 22:05

【摘要】：液體火箭發(fā)動機高速渦輪泵軸端機械密封(又稱端面密封),是泵系統(tǒng)重要的功能部件,防止了發(fā)動機燃料和氧化劑的泄漏接觸。為此,前期提出了動靜結(jié)合型機械密封方案。已有的理論和試驗結(jié)果表明其具有工作可靠、泄漏量小、功耗小、工作壽命長、端面磨損能自動補償?shù)葍?yōu)點。然而,受限于此類密封工作在極端的低溫高速環(huán)境,會出現(xiàn)嚴重的兩相流的情況;因此非常有必要將現(xiàn)有的基于純液體潤滑機械密封模型發(fā)展到考慮兩相因素的潤滑模型。為此本文提出并建立一種考慮氣液同質(zhì)兩相流潤滑的動靜結(jié)合型機械密封模型,并數(shù)值求解獲得其相關(guān)性能,為高可靠性和穩(wěn)定性的密封提供理論研究基礎。論文的具體內(nèi)容包括:首先,建立耦合兩相流密度粘度模型的動靜結(jié)合型機械密封性能求解耦合模型。該耦合模型能夠用于闡述混合流體機械密封的成膜機理;模型包含無量綱的廣義雷諾方程、狀態(tài)方程以及兩相流模型;采用有限元法求解了耦合模型,得到了其壓力分布、泄漏量、密封開啟力(閉合力)、功耗、溫升以及典型的動特性系數(shù)(8個剛度阻尼系數(shù))。其次,對得到的結(jié)果進行性能分析。本文從載荷、泄漏量、功耗、剛度和阻尼系數(shù)等5個方面分析機械密封的密封性能。然后,對螺旋槽式機械密封進行了參數(shù)優(yōu)化設計,分析的結(jié)構(gòu)為螺旋槽的槽數(shù)、槽深和螺旋角。優(yōu)化的目標選定為K/Q最大(密封的剛度系數(shù)/泄漏量),液膜產(chǎn)生的功耗較小。得到的優(yōu)化結(jié)果為:槽數(shù)選20,槽深選0.005mm和螺旋角為17.5°。最后,對機械密封進行了試驗測試。整個試驗系統(tǒng)由傳動系統(tǒng)、密封系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。在試驗中發(fā)現(xiàn),隨著轉(zhuǎn)速的增加,溫度也在逐漸的增加,并且在轉(zhuǎn)速達到一定程度后出現(xiàn)了兩相流現(xiàn)象。研究結(jié)果對于指導極端工況下高速渦輪泵軸端機械密封的設計具有重要的理論指導價值,亦可對其他類型兩相流潤滑下的密封或者軸承設計提供參考。
【圖文】：

2.3 模型建立2.3.1 潤滑膜厚度如圖 2.1 所示為螺旋槽機械密封的結(jié)構(gòu)圖。如圖 2.1 所示，密封的中間由密封壩隔開，，內(nèi)外表面由槽和堰組成，圖中黑色區(qū)域為槽。靜環(huán)表面為無槽光滑表面。

動、靜環(huán)示意圖
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V434.1

【參考文獻】

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1 包超英;孟祥鎧;李紀云;彭旭東;;基于滲流原理的液體潤滑機械密封的泄漏率研究[J];流體機械;2014年11期

2 張國淵;趙偉剛;陳W

本文編號：2664007