在機(jī)械密封裝置中,機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)接觸面上的摩擦熱容易造成干摩擦或產(chǎn)生較大的溫度梯度,從而使密封環(huán)內(nèi)產(chǎn)生過(guò)大的熱應(yīng)力并出現(xiàn)熱裂紋。本文針對(duì)機(jī)械密封環(huán)的溫度場(chǎng)進(jìn)行了研究,建立了密封動(dòng)靜環(huán)的軸對(duì)稱模型并對(duì)其傳熱規(guī)律進(jìn)行了探討;與此同時(shí),對(duì)密封靜環(huán)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。 首先本文基于有限元模型,將機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)簡(jiǎn)化為兩個(gè)獨(dú)立的軸對(duì)稱模型,用有限單元法求解其穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場(chǎng)及熱應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值結(jié)果。在建立了計(jì)算機(jī)械密封環(huán)的物理模型之后,介紹了用軸對(duì)稱問(wèn)題的有限單元法求解溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的具體過(guò)程,并指出了在計(jì)算中需要注意的問(wèn)題。給出了密封動(dòng)靜環(huán)的溫度場(chǎng)分布和熱應(yīng)力分布規(guī)律。同時(shí)給出了密封動(dòng)靜環(huán)在系統(tǒng)啟動(dòng)階段,密封端面上某點(diǎn)不同時(shí)刻的溫度、應(yīng)力分布圖,得到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時(shí)間。 其次,本文利用自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái),對(duì)密封靜環(huán)進(jìn)行多點(diǎn)溫度測(cè)量,得到靜環(huán)在軸向和徑向溫度分布規(guī)律,將它和數(shù)值模擬值進(jìn)行比較分析;此外,還測(cè)量了密封靜環(huán)在啟動(dòng)階段某測(cè)點(diǎn)的溫度曲線圖,得到達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時(shí)間。經(jīng)過(guò)比較,測(cè)試結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果取得了較好的一致性。 經(jīng)過(guò)計(jì)算與測(cè)試表明,影響密封環(huán)溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的主要因素:材料的導(dǎo)...

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
第一章 引言
    1.1 本研究的工程背景及意義
    1.2 機(jī)械密封溫度場(chǎng)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 工程簡(jiǎn)化計(jì)算
        1.2.2 數(shù)值模擬
        1.2.3 實(shí)驗(yàn)研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 機(jī)械密封溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)學(xué)描述
    2.1 概述
    2.2 導(dǎo)熱微分方程
    2.3 溫度插值函數(shù)
    2.4 邊界條件
        2.4.1 第二類界面單元的單元矩陣
        2.4.2 第三類界面單元的單元矩陣
    2.5 有限單元法的單元分析
    2.6 有限單元法的總體合成
        2.6.1 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的總體合成
        2.6.2 瞬態(tài)溫度場(chǎng)的總體合成
    2.7 熱應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算
第三章 機(jī)械密封穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)/應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬
    3.1 建立計(jì)算模型的假設(shè)條件
    3.2 有限元模型的建立
    3.3 密封動(dòng)靜環(huán)熱邊界條件的確定
        3.3.1 材料熱物理性參數(shù)
        3.3.2 摩擦副熱源強(qiáng)度
        3.3.3 對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算
        3.3.4 熱量分配問(wèn)題
    3.4 熱應(yīng)力場(chǎng)模型建立
    3.5 溫度/應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        3.5.1 溫度場(chǎng)的分布
        3.5.2 熱應(yīng)力場(chǎng)的分布
第四章 機(jī)械密封靜環(huán)溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究
    4.1 機(jī)械密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)的建立
        4.1.1 密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量
    4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程
        4.2.2 測(cè)試過(guò)程
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值解對(duì)比
第五章 機(jī)械密封環(huán)的瞬態(tài)傳熱分析
    5.1 密封環(huán)瞬態(tài)熱分析數(shù)值模擬模型
    5.2 計(jì)算結(jié)果與分析
        5.2.1 溫度場(chǎng)的分布
        5.2.2 VonMises 等效應(yīng)力分布
    5.3 機(jī)械密封靜環(huán)溫度場(chǎng)瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程
        5.3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值結(jié)果的比較
結(jié)論
研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄1
附錄2
附錄3
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3845691