端面微凹腔液體機(jī)械密封內(nèi)流場(chǎng)數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、機(jī)械密封以其多方面的優(yōu)越性在流體機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)快速發(fā)展和環(huán)保、節(jié)能、安全、高效等要求的不斷提高，改善機(jī)械密封性能，提高使用壽命已是多年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者密切關(guān)注和研究的主要課題。為了提高機(jī)械密封端面間的密封、潤(rùn)滑性能，人們將表面造型技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械密封，并已成為當(dāng)前密封研究的熱點(diǎn)之一和今后研究和發(fā)展的新方向。
　　 本文以帶有端面微凹腔造型的液體機(jī)械密封為研究對(duì)象。利用先進(jìn)的激光表面微造型技術(shù)(LST)在SiC密封環(huán)表

2、面進(jìn)行微造型，得到的具有規(guī)則微凹腔的密封端面?；诰哂形记欢嗣娴拿芊忾g隙幾何結(jié)構(gòu)特征和流體流動(dòng)理論，分析密封潤(rùn)滑機(jī)理，建立內(nèi)部流體動(dòng)壓理論模型。應(yīng)用Fluent軟件對(duì)密封間隙內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到不同轉(zhuǎn)速、不同介質(zhì)壓力條件下的液體膜壓力、速度和剪切力的分布。深入分析了液體膜形成和內(nèi)部流動(dòng)特征，以及對(duì)密封、潤(rùn)滑性能的影響關(guān)系，并通過(guò)流體機(jī)械密封性能試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、分析和驗(yàn)證。研究表明：端面微凹腔造型的密封環(huán)產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)可使摩擦明顯降

3、低；本研究范圍內(nèi)，相同介質(zhì)壓力下，在2250rpm附近可獲得最大動(dòng)壓效應(yīng)，試驗(yàn)與模擬結(jié)果均說(shuō)明此時(shí)摩擦扭矩最??；單凹腔時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)隨著介質(zhì)壓力的增大而增大，未出現(xiàn)空化現(xiàn)象，但存在低壓區(qū)，使沿泄漏方向(y方向)通過(guò)凹腔的液流速度降低，有利于減少泄漏；相鄰凹腔之間存在相互影響，凹腔效應(yīng)的疊加會(huì)使動(dòng)壓效應(yīng)更加明顯；凹腔的存在使凹腔徑向下游出現(xiàn)剪切力明顯降低區(qū)域；凹腔效應(yīng)對(duì)于低介質(zhì)壓力下剪切力的影響比高介質(zhì)壓力時(shí)明顯，即隨著介質(zhì)壓力的增大，