为研究高速、低温涡轮泵机械密封在两相状态下的膜压特性,基于均相流理论,建立包含热效应、离心惯性效应以及实际气体效应的机械密封流体膜轴对称相变模型,以液氧为密封介质分析离心惯性项对流体膜压力和相变的影响机制,研究工况参数对膜压系数的影响规律。结果表明:考虑离心惯性项时,外压式机械密封膜压有所降低,相变程度有所增大;等温条件下,随介质温度升高,膜压系数存在不稳定峰值,非等温条件时,介质温度的轻微变化将影响密封运行稳定;当介质温度大于90 K时,介质压力的增大虽使膜压系数减小,但也使密封稳定性增强;膜厚为2.0μm时存在膜压系数最大值,密封承载力较大但密封稳定性较差。

为了研究高速低温两相机械密封膜压特性,将均相流理论作为基础依据,构建高速低温两相机械密封流体膜轴对称相变模型,研究热效应、离心惯性、实际气体效应等变量条件下,液氧为密封介质,对离心惯性项影响流体膜压力与相变的机制。总结密封膜压特性的变化规律,发现在离心惯性项作为关键因素时,降低了外压实机械密封膜压,增加相变程度。在等温条件下,膜压系数逐渐增高,介质温度不存在稳定峰值;在非等温条件下,一旦介质温度产生任何轻微变化,都会对机械密封稳定性产生影响。