【摘要】： 隨著工業(yè)的高速發(fā)展,高溫、高壓、高速的工作狀況使機械密封摩擦副端面溫升過高,易造成密封環(huán)的非正常磨損、熱裂、變形及端面間液膜汽化等問題,導致密封迅速失效。因此,對摩擦副溫度場的研究非常重要。然而密封腔內(nèi)流體的流動與密封環(huán)傳熱密切相關(guān),所以研究時應同時計算密封腔內(nèi)流場和摩擦副溫度場,找出相互影響規(guī)律。本文應用計算流體力學軟件(CFD)對密封腔內(nèi)流場及摩擦副溫度場進行了數(shù)值計算,選取整個密封腔內(nèi)及摩擦副端面間隙內(nèi)的流體為研究對象,通過求解三維N-S方程,得到整個密封腔的流場,具體分析了流體從進入密封腔到抵達摩擦副端面間隙的整個流動過程,得到了腔內(nèi)流體的壓力分布、速度矢量分布、質(zhì)點軌跡、渦量分布等;然后求解能量方程,得到了密封腔和摩擦副端面溫度分布以及端面溫升的影響因素。文章還對比分析了接觸式機械密封與螺旋槽機械密封的端面溫度分布及溫升影響因素。本文對密封腔及摩擦副端面間隙內(nèi)流體同時建立三維模型,網(wǎng)格劃分實現(xiàn)了從宏觀尺度到微觀尺度的過渡,并借助商用軟件成熟的可視化功能,對整個密封腔內(nèi)流體的流動與傳熱進行模擬,效果直觀,便于觀察流動的形成與發(fā)展以及傳熱過程,找出端面溫升的主要影響因素,為密封結(jié)構(gòu)及性能的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù),為后續(xù)密封環(huán)的變形計算奠定基礎(chǔ)。
【圖文】：

中國石油大學（華東）碩士學位論文使用的一些密封（如迷宮式、蜂窩式和機械端面密封）的缺陷。手指密封的大部分特征類似于刷式密封，所不同的是手指密封的提升能力大些，能實現(xiàn)非接觸運轉(zhuǎn)，，允許軸向、徑向偏差，減小磨損，從而相對于迷宮密封和刷式密封壽命更長。這種密封在 NASAGlenn 研究中心已得到成功的應用測試。

中國石油大學（華東）碩士學位論文02 年，Braun 等[39]又將計算流體力學應用于一種新型刷式密封——手指密封，建立 N-S 方程的三維模型（如圖 2-2 所示），可計算力學、熱傳導及動態(tài)性能。其中包體單元模型和流體動壓模型。前者用有限元法來模擬剛度計算壓力分布，后者模擬的流體動態(tài)提升效果和泄漏量，借助于可視化計算軟件 CFD-ACE+可看到密封內(nèi)的模擬效果。
【學位授予單位】：中國石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH136

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