核主泵用流體靜壓型機械密封多場耦合模型與性能分析.pdf

1、端面開收斂錐度的流體靜壓型機械密封是核主泵主軸密封的一種典型密封型式，其穩(wěn)定性和可靠性嚴重影響了主泵的長周期安全穩(wěn)定運行，設計難度較高。目前國外此類產品的相關技術已十分成熟，而我國尚不具備其設計加工能力。由于密封組件在超高壓工況下運行，密封端面的熱力耦合變形和流體靜壓潤滑作用對密封性能的具有重要的影響作用；且組件之間的非線性接觸問題的存在，使得密封環(huán)端面的變形分析變得相對困難。針對此問題，論文開展了如下幾方面的研究，以期為此類流體靜壓型

2、機械密封的設計提供技術指導：
　　 首先，考慮密封環(huán)組件(密封環(huán)、密封環(huán)座、夾緊環(huán)、輔助O型圈等)之間的非線性接觸作用，采用商業(yè)有限元軟件建立了動、靜密封環(huán)組件的有限元軸對稱分析模型，得到了不同密封壓力下動、靜密封環(huán)在復雜作用關系綜合影響下的非線性位移約束邊界條件，為后續(xù)準確預測密封性能奠定了基礎。
　　 其次，以密封動靜環(huán)和流體潤滑膜為研究對象，考慮潤滑液膜的粘溫粘壓效應和密封端面的熱力變形，建立了二維軸對稱流固熱力多

3、場耦合模型，引入上述位移約束邊界條件，采用迭代算法交叉運用有限差分法和有限單元法分別求解潤滑方程、能量方程、熱傳導方程和變形方程等控制方程。
　　 最后，基于所建立的流固熱多場耦合模型，對密封性能進行了參數化研究，分析了密封環(huán)底邊輔助0型密封圈位置、螺釘力、平衡比、端面錐角結構、密封壓力等對密封性能的影響。結果表明，位移約束邊界條件對密封性能有顯著影響；液膜與密封環(huán)端面粘性剪切產生的熱量主要由泄漏液體帶走，壓力變形較熱變形對端面