本文關(guān)鍵詞：靜壓干氣密封的動(dòng)態(tài)特性及熱變形研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：機(jī)械密封相關(guān)技術(shù)的研究涉及工程力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、摩擦學(xué)、傳熱學(xué)、流體潤滑理論等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,是國內(nèi)近年來科學(xué)研究的重點(diǎn)課題之一。目前國外關(guān)于機(jī)械密封技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟,而國內(nèi)的研究還停留在機(jī)械密封原理、結(jié)構(gòu)、密封流場模擬以及密封環(huán)熱分析等領(lǐng)域,對于機(jī)械密封環(huán)動(dòng)態(tài)特性方面的研究相對比較少。機(jī)械密封系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行過程中難免會(huì)受到密封端面磨損、泄漏、密封端面介質(zhì)空化等自身及外界因素的影響,使得密封環(huán)產(chǎn)生軸向振動(dòng)及耦合振動(dòng)等問題,進(jìn)而加速了泄漏,降低了使用壽命,甚至使密封裝置失效。本文選取機(jī)械密封系統(tǒng)之一的靜壓干氣密封系統(tǒng),對其從密封原理、密封結(jié)構(gòu)到密封端面壓力分布、動(dòng)態(tài)特性及熱應(yīng)力變形等方面進(jìn)行了較詳細(xì)的分析研究。 (1)介紹了靜壓干氣密封的原理和結(jié)構(gòu)；對密封端面進(jìn)行了受力分析,并推導(dǎo)出求解密封端面壓力分布的雷諾方程,以及對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了說明；最后推導(dǎo)了節(jié)流孔流量和泄漏量的計(jì)算公式。 (2)應(yīng)用有限元軟件ANSYS的流體分析模塊CFD對外加壓式靜壓干氣密封系統(tǒng)密封端面上壓力分布的求解過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述,并用該模塊求解了密封端面上不同厚度的介質(zhì)膜所對應(yīng)的壓力分布,得出在恒定外加壓的條件下,密封端面凹槽內(nèi)的壓力只有微小變化,幾乎可以忽略；分析了特定節(jié)點(diǎn)處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的曲線,通過應(yīng)用數(shù)據(jù)處理軟件MATLAB對該節(jié)點(diǎn)處壓力隨介質(zhì)膜厚度變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了曲線擬合,得出壓力與膜厚變化的擬合多項(xiàng)式方程。 (3)建立軸向振動(dòng)和耦合振動(dòng)分析模型,借助旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,并考慮各參數(shù)對其在穩(wěn)定運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)特性規(guī)律的影響,對其分析模型進(jìn)行了較詳細(xì)的推導(dǎo)和簡化,最后得出求解動(dòng)態(tài)特性的動(dòng)力學(xué)方程。通過應(yīng)用MATLAB軟件編程求解得出其動(dòng)態(tài)特性規(guī)律。 (4)應(yīng)用ANSYS軟件的熱分析模塊對靜壓干氣密封系統(tǒng)的動(dòng)、靜環(huán)從整體上進(jìn)行了溫度場分析,得出整體的溫度場分布規(guī)律；同時(shí)通過轉(zhuǎn)換單元類型,加載溫度場求解結(jié)果,在特定的約束條件下得出其熱應(yīng)力變形規(guī)律。 本文針對靜壓干氣密封系統(tǒng)的動(dòng)、靜環(huán)從密封端面壓力分布到軸向振動(dòng)和耦合振動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性規(guī)律及熱應(yīng)力變形等方面進(jìn)行的分析研究,為以后機(jī)械密封系統(tǒng)的研究提供了一定的參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：靜壓干氣密封 密封端面壓力 動(dòng)態(tài)特性 熱變形 雷諾方程
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TH136
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 靜壓干氣密封技術(shù)的基礎(chǔ)理論及國內(nèi)外研究進(jìn)展10-12
• 1.1.1 機(jī)械密封簡介10
• 1.1.2 干氣密封技術(shù)的發(fā)展歷程10-12
• 1.2 課題的提出和意義12-13
• 1.3 本文研究的主要問題及研究方法13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 2 靜壓干氣密封原理及密封端面控制方程15-29
• 2.1 靜壓干氣密封的工作原理和典型結(jié)構(gòu)15-18
• 2.2 外加壓式靜壓干氣密封壓力分析18-21
• 2.2.1 外加壓式靜壓干氣密封的基本原理18-19
• 2.2.2 模型的主要幾何參數(shù)19-20
• 2.2.3 密封端面的受力分析20-21
• 2.3 靜壓干氣密封端面控制方程21-25
• 2.3.1 假設(shè)條件21-22
• 2.3.2 控制方程的建立22-24
• 2.3.3 邊界條件24
• 2.3.4 薄膜的厚度24-25
• 2.4 節(jié)流孔流量和泄漏量25-28
• 2.4.1 計(jì)算節(jié)流孔流量25-26
• 2.4.2 密封端面泄漏量計(jì)算26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 3 靜壓干氣密封端面壓力分布求解29-40
• 3.1 ANSYS軟件CFD簡介29-30
• 3.2 有限元模型建立30-31
• 3.3 模型劃分網(wǎng)格31-32
• 3.4 加載求解32-33
• 3.5 結(jié)果分析33-34
• 3.6 壓力與膜厚變化34-36
• 3.7 特定節(jié)點(diǎn)壓力變化分析36-39
• 3.8 本章小結(jié)39-40
• 4 靜壓干氣密封動(dòng)態(tài)特性分析40-53
• 4.1 動(dòng)態(tài)特性模型40-45
• 4.1.1 軸向振動(dòng)模型40-42
• 4.1.2 耦合振動(dòng)模型42-45
• 4.2 動(dòng)力學(xué)方程的建立45-50
• 4.2.1 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)方程45-48
• 4.2.2 動(dòng)力學(xué)方程48-50
• 4.3 動(dòng)態(tài)特性分析50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 靜壓干氣密封密封環(huán)熱變形分析53-64
• 5.1 ANSYS熱分析模塊簡介53-55
• 5.2 熱量的計(jì)算55-57
• 5.2.1 計(jì)算密封系統(tǒng)的對流傳熱系數(shù)55-56
• 5.2.2 計(jì)算密封環(huán)熱量的分配系數(shù)56
• 5.2.3 計(jì)算密封端面間流體介質(zhì)的粘性剪切熱56
• 5.2.4 計(jì)算密封系統(tǒng)的攪拌熱56-57
• 5.3 穩(wěn)態(tài)溫度場分析57-61
• 5.3.1 建立有限元模型57-59
• 5.3.2 溫度場求解及分析59-61
• 5.4 熱應(yīng)力變形分析61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果69-70
• 致謝70

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