随着人类对海洋资源不断地开拓利用，应用于水下的设备也越来越多样化。由于水下作业具有深度大、时间长和复杂性高等特点，且直接关系到人身安全，因此人们对水下设备的可靠性和安全性提出了越来越高的要求。其中，密封设计是保证水下设备正常使用、安全可靠的关键环节。密封泄漏或失效，轻者使装备不能正常工作，重者会使装备产生腐蚀或破坏，甚至危及人员生命安全。

提出一种适用于气化炉机械振打器往复密封功率损耗计算的方法,利用有限元法对气化炉机械振打器往复密封结构的功率损耗进行分析,同时搭建密封功率损耗测试平台,对其进行实验研究。结果表明相同条件下,V形沟槽密封结构所造成的功率损耗要大于矩形沟槽密封结构,O形圈密封结构较组合圈密封结构的功率损耗要大,因此机械振打器的往复密封结构选择组合圈与矩形沟槽配合,可减少功率损耗。

依据机械振打器实际工况,建立了机械振打器活塞杆处O形圈安装于矩形沟槽和V形沟槽内的有限元分析模型,分析了不同密封结构下O形圈接触应力、剪切应力及位移矢量与密封流体压力之间的关系。结果表明V形沟槽适用于密封介质压力不大的情况;在流体压力较大时,矩形及V形沟槽形式的O形圈密封结构均满足密封要求,但V形沟槽内O形圈更易损坏,因此机械振打器活塞杆处O形圈密封结构选择矩形沟槽较好。

建立了O形圈密封结构的分析模型,研究了安装于不同密封沟槽中O形圈的接触应力及VOn Mises应力与密封流体压力之间的关系,确定了不同密封沟槽形式应用的合适范围,为同类密封结构设计提供了一定参考.

分析表面堆焊耐蚀合金的高压厚壁圆筒承压能力,难以采用经典的厚壁圆筒理论进行求解。基于ABAQUS有限元分析软件,使用双线性弹塑性材料模型和Cohesive接触模型联合模拟,可得到厚壁圆筒截面的应力分布、结合面接触-分离应力分布、卸载后的残余变形等。以隔水管节流和压井管线插接接头为例,进行承压性能分析。分析结果表明,考虑材料塑性行为能够提升结构的设计耐压能力;卸载后材料的永久变形的量化结果有助于密封面配合尺寸设计;Cohesive模型能够有效模拟结合面应力传递情况。

一种可以实现水下连接角度补偿的球形法兰连接器采用O形圈作为主要的密封元件,位于球面上的密封槽通过影响O形圈的伸长率和压缩率来实现密封效果。槽宽b与槽深h是密封沟槽的主要尺寸,在满足球面沟槽设计准则的前提下,对O形圈球面密封沟槽的尺寸进行了设计计算。基于标准沟槽与球面沟槽体积大小一致的原则,确定了球面密封槽的具体尺寸。密封圈沟槽的尺寸设计主要改变了O形圈的压缩率大小。通过研究压缩率对O形圈密封效果的影响可以确定,17.6%左右的压缩率能够使密封圈的密封效果达到最佳。