碳陶密封摩擦副復合材料特性的實驗研究及流場分析.pdf

1、機械密封是目前旋轉(zhuǎn)軸密封常用的一種形式，尤其在石化行業(yè)占有舉足輕重的地位。機械密封摩擦副材料的選擇對其性能影響占主導地位，碳纖維增強陶瓷基復合材料（簡稱碳陶復合材料）作為新興復合材料，將其作為機械密封摩擦副材料的研究鮮有提出，而碳陶復合材料具有耐磨性強、耐腐蝕性能優(yōu)異、機械強度高、優(yōu)越的熱傳導性能、摩擦系數(shù)小且有一定的自潤滑性，滿足機械密封摩擦副材料的性能要求，因此本文選用碳陶復合材料作為機械密封摩擦副材料對其端面溫度場特性及端面間液膜

2、流場進行模擬及研究。
　　首先本文采用ANSYS Workbench平臺的Design Modeler三維建模模塊分別建立碳陶機械密封摩擦副（動、靜環(huán)）及摩擦副端面間液膜幾何模型，采用Mesh模塊對摩擦副進行網(wǎng)格劃分，應(yīng)用ICEM模塊對摩擦副端面間液膜進行網(wǎng)格劃分，并加載相應(yīng)的邊界條件，然后分別導入Steady-state Theraml模塊及Fluent模塊，采用控制變量法進行數(shù)值模擬。對碳陶機械密封摩擦副溫度特性進行模擬時分別

3、改變密封配對材料、密封介質(zhì)類型、密封軸轉(zhuǎn)速、密封腔壓力得到動、靜環(huán)端面的溫度場分布；對摩擦副端面間液膜流場進行模擬時分別改變密封軸轉(zhuǎn)速、密封腔壓力得到液膜壓力場/速度場分布并得到泄漏量大小的模擬值。其次本文利用機械密封試驗臺對碳陶機械密封靜環(huán)中心位置溫度及泄漏量進行測量，最后將得到的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的結(jié)果進行比較，驗證了數(shù)值模擬的準確性，并得出兩者存在差異的原因。
　　經(jīng)過數(shù)值模擬及實驗測量表明工況參數(shù)發(fā)生變化對碳陶機械密封摩擦副溫