本文關(guān)鍵詞：高溫油泵用液膜密封單向流固耦合數(shù)值分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在石油化工行業(yè)中,高溫油泵廣泛采用單端面波紋管接觸式機械密封,在運行過程中,該種機械密封存在諸多問題,不能滿足工作要求�，F(xiàn)研究出一種新型波紋管串聯(lián)式非接觸式液膜機械密封替代單端面波紋管接觸式機械密封,該種密封能否滿足工作要求,需進行分析。利用Gambit建立了適用于Fluent的動環(huán)—靜環(huán)—液膜的整體周期模型,在Fluent中利用能量方程、動量方程、耦合方程等對模型進行三維流場和溫度場的數(shù)值求解,獲得該種機械密封最佳工作膜厚為2.5μm。在此基礎(chǔ)上探討了轉(zhuǎn)速、溫差、壓差等操作條件對機械密封性能參數(shù)(如開啟力、泵送量、液膜剛度等)的影響,得出該種高溫油泵用液膜密封在低轉(zhuǎn)速條件下,一定溫度范圍內(nèi),除溫差外其他參數(shù)的改變,液體的粘溫效應對密封性能參數(shù)的影響不明顯。在該工況下,除溫差變化外,考慮液體粘度因溫度的變化,對高溫油泵用液膜密封的計算沒有實際意義。利用Mesh軟件建立適用于Mechanical APDL的動環(huán)—靜環(huán)周期模型,基于ANSYS Workbench協(xié)同仿真平臺首次采用Fluent和Mechanical APDL聯(lián)合對動環(huán)、靜環(huán)進行了三維的力耦合、熱耦合、力熱耦合計算。探究了力耦合、熱耦合、力熱耦合分別對端面變形的影響,并探討了轉(zhuǎn)速、壓差、溫差等對端面變形的影響,以及對由力耦合、熱耦合、力熱耦合產(chǎn)生的應力進行了分析。發(fā)現(xiàn):(1)因力耦合發(fā)生周向波度變形和收斂型徑向錐度變形,變形尺度小,有利于間隙流體的穩(wěn)定;(2)因熱耦合發(fā)生的變形主要為收斂型徑向錐度變形,變形尺度遠大于因力耦合發(fā)生的變形,在耦合變形中占主導地位,和密封間隙處于同一數(shù)量級,應考慮熱耦合變形對密封性能的影響;(3)動、靜環(huán)所受應力主要為熱應力,應力大小遠小于屈服強度,在局部區(qū)域出現(xiàn)二次應力,可通過改善幾何機構(gòu)等方式減小二次應力;(4)密封環(huán)材料應選擇具有高彈性模量、低熱膨脹系數(shù)的材料。
【關(guān)鍵詞】：高溫油泵 液膜密封 粘溫效應 耦合 變形 應力
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TE964;TH136
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 主要符號表10-12
• 第一章 前言12-14
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 課題研究意義13-14
• 第二章 文獻綜述14-21
• 2.1 高溫油泵用密封發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 2.2 高溫密封布局15-16
• 2.3 研究進展16-21
• 2.3.1 密封環(huán)變形研究進展16-17
• 2.3.2 密封耦合研究進展17-19
• 2.3.3 研究現(xiàn)狀分析19-21
• 第三章 理論分析21-30
• 3.1 固體控制方程21-22
• 3.1.1 固體平衡微分方程21-22
• 3.1.2 固體區(qū)域的能量方程22
• 3.2 流體控制方程22-25
• 3.2.1 流體動量守恒方程22-25
• 3.3 流固耦合方程25-26
• 3.4 ANSYS Workbench軟件簡介26-30
• 3.4.1 ANSYS Workbench軟件簡介26-27
• 3.4.2 基于ANSYS Workbench流固耦合模型的建立27-28
• 3.4.3 CFD及Fluent簡介28-30
• 第四章 固熱耦合分析30-51
• 4.1 密封幾何參數(shù)及物料的確定30-32
• 4.2 邊界條件的確定32-36
• 4.2.1 耦合面邊界條件的確定33-34
• 4.2.2 對流傳熱系數(shù)的確定34-36
• 4.3 模型網(wǎng)格建立36-38
• 4.3.1 模型網(wǎng)格劃分36-37
• 4.3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證37
• 4.3.3 算法設(shè)定37-38
• 4.4 膜厚的確定38-40
• 4.4.1 膜厚對泵送量、開啟力的影響38-39
• 4.4.2 膜厚對液膜剛度的影響39
• 4.4.3 膜厚對剛漏比、開漏比的影響39-40
• 4.5 液膜密封溫度場及流場分析40-49
• 4.5.1 壓差對密封性能的影響分析40-44
• 4.5.2 內(nèi)外溫差對密封性能的影響分析44-46
• 4.5.3 轉(zhuǎn)速對密封性能影響分析46-49
• 4.6 小結(jié)49-51
• 第五章 變形應力分析51-73
• 5.1 力學邊界條件的確定52-53
• 5.2 密封環(huán)模型建立與網(wǎng)格劃分53-56
• 5.3 密封環(huán)力耦合分析56-61
• 5.3.1 力耦合引起的變形分析56-58
• 5.3.2 轉(zhuǎn)速對力變形的影響58
• 5.3.3 壓差對力變形的影響58-59
• 5.3.4 溫差對力變形的影響59
• 5.3.5 密封環(huán)力耦合應力分析59-61
• 5.4 密封環(huán)熱耦合分析61-67
• 5.4.1 熱耦合引起的變形分析61-63
• 5.4.2 轉(zhuǎn)速對熱變形的影響63-64
• 5.4.3 壓差對熱變形的影響64-65
• 5.4.4 溫差對熱變形的影響65
• 5.4.5 密封環(huán)熱耦合應力分析65-67
• 5.5 密封環(huán)力熱耦合分析67-71
• 5.5.1 力熱耦合引起的變形分析67-68
• 5.5.2 轉(zhuǎn)速對力熱耦合變形的影響68
• 5.5.3 壓差對力熱耦合變形的影響68-69
• 5.5.4 溫差對力熱耦合變形的影響69
• 5.5.5 密封環(huán)力熱耦合應力分析69-71
• 5.6 小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀碩士學位期間取得的學術(shù)成果79-80
• 致謝80

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 嚴忠;丁tD才;劉福彥;;用液膜技術(shù)提取鉻、汞[J];環(huán)境科學;1982年02期

2 吳子生;許國良;嚴忠;;液膜穩(wěn)定性的研究(Ⅰ)——電容法測液膜的厚度[J];東北師大學報(自然科學版);1985年02期

3 林嘉

本文編號：371096