本文關(guān)鍵詞：LaserFace液體潤滑端面密封數(shù)值模擬與型槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：LaserFace機(jī)械端面密封(LF-MS)是密封制造商John Crane公司于20世紀(jì)末發(fā)明的新型端面密封,它不僅極大地改善了端面間的潤滑效果,而且有效地控制了泄漏率,且不需要額外的冷卻系統(tǒng),特別適合密封熱水、液態(tài)烴和液氨等潤滑效果差的易汽化介質(zhì)。但是到目前為止,John Crane公司僅以介紹LF-MS產(chǎn)品的優(yōu)異性能為主,很少見到公開發(fā)表的有關(guān)設(shè)計理論與方法。因此,開展相關(guān)理論研究十分必要。 首先,本文基于液體潤滑理論,考慮密封端面間潤滑液膜的空化現(xiàn)象,建立了基于質(zhì)量守恒的LF-MS二維數(shù)學(xué)分析模型,采用SUPG有限單元法求解雷諾方程,計算出最大液膜壓力、端面開啟力和泄漏率并與有關(guān)文獻(xiàn)值進(jìn)行了對比分析,驗證了本文計算方法的正確性,奠定了后續(xù)理論研究的基礎(chǔ)。其次,分別以引流槽端面密封和回流槽端面密封為幾何研究對象,獲得了兩種密封的端面液膜壓力分布圖及密度比分布圖,研究并提出了操作參數(shù)和幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對兩種密封性能的影響規(guī)律,從理論上證明引流槽具有將液體引入密封面的作用,回流槽具有回流泵送的能力,且得出了相應(yīng)的密封性能規(guī)律曲線。再其次,分析了引流槽和回流槽兩種型槽協(xié)同作用時(即LF-MS)的密封性能,給出了組合型槽端面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選值范圍。最后,提出了LF-MS的5種不同槽底變深結(jié)構(gòu)形式,并對其密封性能進(jìn)行分析比較,結(jié)果表明,盡管LF-MS的變深結(jié)構(gòu)對液膜壓力分布影響較小,但加劇了液膜端面的空化程度,且與等深槽相比,變深結(jié)構(gòu)形式能夠改善密封整體性能,尤其以收斂引流槽與變深回流槽相組合的組合型槽端面密封的性能最佳。 本文的研究成果為LF-MS的深入研究提供了一定的理論基礎(chǔ),并且為其端面型槽的設(shè)計方法提供了參考,具有重要的理論意義及工程指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：機(jī)械密封 激光臉端面 空化 有限元 密封性能
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號說明10-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 課題背景、目的及意義12-13
• 1.2 液體潤滑機(jī)械密封研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 上游泵送機(jī)械密封研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 微孔結(jié)構(gòu)機(jī)械密封研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 LF-MS研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 空化問題的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 存在問題19
• 1.5 研究內(nèi)容及步驟19-21
• 1.5.1 研究內(nèi)容19
• 1.5.2 研究步驟19-21
• 第2章 LaserFace液體潤滑端面密封分析方法21-32
• 2.1 端面幾何結(jié)構(gòu)定義21-22
• 2.2 數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.2.1 液膜壓力控制方程22-23
• 2.2.2 空化邊界的選取23-24
• 2.2.3 計算域邊界條件24
• 2.3 數(shù)值計算方法24-29
• 2.3.1 有限元基礎(chǔ)24-25
• 2.3.2 變分方程的建立及離散25-26
• 2.3.3 程序計算流程26-27
• 2.3.4 程序驗證27-29
• 2.4 密封性能參數(shù)29-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 引流槽端面密封與回流槽端面密封的性能研究32-49
• 3.1 引流槽密封性能研究32-40
• 3.1.1 幾何結(jié)構(gòu)及計算參數(shù)32
• 3.1.2 端面液膜壓力p與密度比θ分布32-34
• 3.1.3 操作參數(shù)對INLET型槽端面密封性能的影響34-36
• 3.1.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對INLET型槽端面密封性能的影響36-40
• 3.2 回流槽密封性能研究40-47
• 3.2.1 幾何結(jié)構(gòu)及計算參數(shù)40
• 3.2.2 端面液膜壓力p與密度比θ分布40-41
• 3.2.3 操作參數(shù)對RETURN型槽端面密封性能的影響41-44
• 3.2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)對RETURN型槽端面密封性能的影響44-47
• 3.3 本章小結(jié)47-49
• 第4章 LaserFace兩種不同型槽協(xié)同作用研究49-60
• 4.1 幾何結(jié)構(gòu)及計算參數(shù)49-50
• 4.2 端面液膜壓力p與密度比θ分布50-51
• 4.3 操作參數(shù)對LF-MS密封性能的影響51-53
• 4.3.1 密封壓力的影響51
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速的影響51-52
• 4.3.3 膜厚的影響52-53
• 4.4 幾何參數(shù)對LF-MS密封性能的影響53-58
• 4.4.1 引流槽徑向長度比的影響53-54
• 4.4.2 引流槽弧長比的影響54-55
• 4.4.3 回流間距比的影響55-56
• 4.4.4 月牙槽長短軸比的影響56-57
• 4.4.5 不同槽深組合的影響57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 LaserFace變深結(jié)構(gòu)密封性能研究60-65
• 5.1 LaserFace變深結(jié)構(gòu)的計算模型60-61
• 5.2 端面液膜壓力p與密度比θ分布61-62
• 5.3 密封壓力對LF-MS變深結(jié)構(gòu)密封性能的影響62-63
• 5.4 轉(zhuǎn)速對LF-MS變深結(jié)構(gòu)密封性能的影響63-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第六章 結(jié)論與展望65-68
• 6.1 主要完成的工作65
• 6.2 結(jié)論65-66
• 6.3 創(chuàng)新點66
• 6.4 展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-73
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：413905