为了选取合适的蝶板和阀座材料,保证三偏心蝶阀强度和密封性能,仿真研究了3种不同材料对三偏心蝶阀强度和密封性能的影响。结果表明对于GH4169、铝青铜和聚三氟氯乙烯阀座,三偏心蝶阀的密封压力分布都不均匀,阀轴附近存在低密封压力区;合适的蝶板和阀座材料可以增加低密封压力区的密封压力,提高三偏心蝶阀的强度和密封可靠性,其中铝青铜阀座的密封比压比是GH4169阀座的2倍左右,具有较好的强度和密封性能。

运行工况下的瞬时变化对密封结构有较大的影响。本文以口环密封为研究对象,基于6DOF模型,采用瞬态方法计算了口环密封结构在重力作用下0.1 s时间内的冲击响应,给出了不同时刻转子的轴心轨迹、密封力以及最大密封压力,并进行了不同密封半径间隙、不同流体粘度以及不同转速下的影响规律分析。研究结果表明,最大密封压力和重力Y方向的密封力随着冲击时间快速增加并达到峰值后迅速降低,然后慢慢趋于稳定。密封间隙越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越大,Y方向的最大密封力和最大密封压力也越大。液体粘度越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越小,Y方向的密封力和密封压力变化越小。同时研究结果表明,不同转速对Y方向的最大密封力和最大密封压力影响并不大。

以水轮机主轴为研究对象,在有限密封段条件下,利用电磁学原理构建水轮机主轴磁流体密封装置的磁路模型,得到密封压力与磁流体密封磁极角、极齿高度、极齿宽度和极齿槽宽的关系,然后进行数值分析与试验验证。研究结果表明,随着磁极角、极齿高度和极齿槽宽的增加,密封压力呈抛物线变化,磁极角在45°、极齿高度和极齿槽宽在10倍间隙值处取得极大值;随着极齿宽度的增加,密封压力线性减小;随着水轮机主轴转速的增高,离心力对间隙内磁流体扰动不断加剧,甚至造成密封失效。

结构优化设计一直是磁流体密封耐压能力研究热点。该文基于有限体积法设计一种磁体内嵌型磁流体密封装置,该结构相比于一般的磁流体密封装置具有便于加工、安装的优点。然后利用电磁学和流体力学原理推导该结构极齿参数与磁力特性和密封压力的关系,最后进行数值计算与分析。研究结果表明:随着密封间隙的增加,间隙中磁流体磁感应强度差值成负指数变化;随着极齿宽度和极齿槽宽度的增加,间隙中磁流体磁感应强度差值成抛物线变化,分别在0.6 mm和6 mm处取得最大值;随着极齿高度的增加,间隙中磁流体磁感应强度差值近似线性减小,但是变化幅度不大。

基于现有三偏心蝶阀多层次密封圈的不足以及全金属密封圈密封性能差、研究少的现状,运用有限元分析软件,模拟分析了不同状态下密封圈的密封压力分布情况,得到了三偏心蝶阀密封性能与密封压力影响因素的关系,并给出了相关设计建议。分析结果表明,三偏心蝶阀密封压力分布不均匀,阀轴附近存在低密封压力过渡区。合理设计密封圈,可改善密封压力分布情况和增大过渡区密封压力值,提高三偏心蝶阀密封性能。

水力喷射压裂工艺是集水力射孔和压裂一体的新型油田增产技术。本文在室内试验基础上,运用计算流体力学方法,对水力喷射压裂过程中射流密封压力场开展研究。得到了井下水力射流在套管环空和孔道内部的压力及速度分布。揭示了喷嘴空间位置、喷嘴数量、射流压力和喷嘴直径对射流密封压力场影响规律。结果表明：高速射流之间具有很强的独立性,喷嘴空间位置和喷嘴数量不会影响射流密封压力;孔道压力随射流压力和喷嘴直径的增大而增加。研究结果对水力喷射压裂工艺现场施工提供科学依据。

在同时考虑密封压力,密封唇口和轴表面微观形貌、密封唇口过盈量、密封唇的弹性变形等因素的基础上提出了一种对唇形密封圈润滑面进行流体动压润滑性能计算的数值模拟方法。该方法可以有效地对不同密封压力下具有不同初始过盈量的唇形密封圈的润滑性能进行模拟计算,与现有的模拟计算方法相比更为合理。将所建立的模拟计算方法应用于江苏容天乐公司生产的WR型汽车水泵轴承密封圈的研究,数值计算了轴承工作时密封区域内两粗糙表面间的最大油膜压力、平均油膜压力、最小油膜厚度、平均油膜厚度,密封唇表面摩擦力等参数,得到了不同密封压力下初始唇口过盈量变化对密封面润滑性能影响的规律曲线,并对其进行了分析。