为探讨锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响,建立锥形间隙袋型阻尼密封数值求解模型,研究进出口压比、偏心率、转速及锥形度对袋型阻尼密封气流力的影响;设计密封气流力实验台,分析在不同进出口压比及偏心率下锥形间隙袋型阻尼密封气流力的大小;通过密封压力分布规律揭示锥形间隙对袋型阻尼密封气流力的影响机制。研究结果表明:随着进出口压比,偏心率的增大,密封周向楔形间隙内流体动压效应增强,收敛间隙袋型阻尼密封与等间隙袋型阻尼密封的径向气流力增大,发散间隙袋型阻尼密封径向气流力绝对值增大。当转速为0时,密封切向气流力为0,随着转速的提高,密封的切向气流力逐渐增大,密封间隙内气流的周向流动是形成切向气流力的主要原因。收敛间隙袋型阻尼密封沿气流流动方向,密封径向间隙不断减小,气体的聚集使得密封腔中压力升高,径

以核主泵用新型流线槽流体动压机械密封为研究对象,建立密封间隙内液体膜的压力控制方程,应用有限差分法求解,分析特定工况下流线槽的结构参数对密封性能的影响。结果表明:泄漏量和刚度对密封间隙的变化最为敏感,间隙增大时,泄漏量迅速增加同时刚度急剧下降;刚度随槽深、槽长比、堰宽比增大而先增后减,并在一定区域获得峰值。流线槽槽数为12、槽深为2μm、密封端面间隙为1μm、槽长比为0.6、堰宽比为0.6时,液体膜具有较大的开启力、刚度和刚漏比,密封端面产生的流体动压效应显著,密封工作性能达到较佳状态。

提出一种周向发散式袋型阻尼密封结构,建立了袋型阻尼密封多频椭圆涡动求解模型,在实验验证求解模型准确性的基础上,研究了进出口压比、偏心率对袋型阻尼密封泄漏特性与动力特性的影响,分析了两种袋型阻尼密封的转子稳定性。结果表明两种袋型阻尼密封的泄漏量平均相差0.89%,两者泄漏特性相当。传统袋型阻尼密封在转子偏心状态时各腔室存在较大周向压力差,周向发散式袋型阻尼密封各腔室压力分布基本均匀;两者切向气流力与转子涡动方向相反,均抑制转子的涡动,且周向发散式袋型阻尼密封的切向气流力是传统袋型阻尼密封的2.29倍;周向发散式袋型阻尼密封的平均有效阻尼是传统袋型阻尼密封的1.29倍,周向发散式袋型阻尼密封可提高转子系统的稳定性。

螺旋槽对柱面气膜密封静力和动力特性有较大影响。应用非定常动网格技术建立了柱面气膜密封多频椭圆涡动静力与动力特性求解模型,分析了不同工况及结构参数下螺旋槽对柱面气膜密封静力与动力特性的影响,研究了螺旋槽对封严气体泵吸效应与流体动压效应影响,揭示了螺旋槽对柱面气膜密封静力和动力特性的影响机理。研究结果表明:随着进出口压比与偏心率的增大,气膜内流体动压效应增强,封严气体压力分布不均匀,使得密封泄漏量增加。随着螺旋角的增大,气体经过螺旋槽泵吸效应与挤压作用聚集在螺旋槽根部,形成了较为明显的动压效应,使得泄漏量增加。当螺旋角为30°~50°时,密封的径向气流力指向转子涡动中心,切向气流力与转子涡动速度方向相反,有效地抑制了转子涡动,转子系统稳定性较好。

以端面开有直线深槽的镶嵌式密封结构为分析对象，建立了密封环与润滑液膜间的流固力耦合模型，采用有限差分和有限元法分别求解润滑方程和变形方程，研究了密封压力和转速对润滑液膜的影响规律，分析了操作参数对密封性能的影响。研究结果表明，由于直线深槽作用，密封端面形成了一定的波度和锥度，波度随着压力的升高而变大，但锥度增幅不是很明显，而对波度的变化影响较大。密封端面的波度和锥度随转速的变化不大。密封压力升高时，密封端面间的泄漏率增大，摩擦系数相应地减小；密封转速增大时，密封端面间的泄漏率变化不是很明显，而摩擦系数相应的增大。