动压密封技术广泛应用于工业生产中的各个相关领域,密封摩擦副表面的粗糙度及其纹理对流体的流动、减摩或动压产生有较大影响。介绍了流体润滑中动压机械密封界面微尺度效应的影响方式及作用机理,重点阐述了表面织构和表面粗糙度微尺度效应对流体动压机械密封性能的影响。合理的表面织构有助于提高流体动压密封的稳定性,依据相关研究结论及课题组最新研究成果,介绍了在开槽技术基础上的有序微造型设计,对如何有效利用界面微尺度效应尝试探讨了新的思路,并初步展望了流体动压机械密封的未来研究方向。

为进一步提升双向旋转干气密封的密封性能,设计了一种在流体动压型槽槽底开设径向有序微造型的枞树型槽干气密封。基于气体润滑理论,建立3维润滑气膜模型,采用Fluent软件进行流体仿真,对不同结构和工况参数下有无微造型的流体型槽端面密封性能参数(开启力Fo和压漏比Fo/Q)进行对比分析。研究结果表明径向有序微造型设计在低速时具有良好的开启性能提升作用,有助于改善启停阶段的端面磨损问题,在小槽深高转速时还可以较大提升Fo/Q;有序微造型的存在可以减小气流振荡,提高了运行的稳定性;微造型宽间比Bm/Cm=1时的密封性能最好;膜厚δ=2μm时,微造型深度ε取1.0~1.3μm,可使激光开槽效率最高且兼具优良密封性能;微造型设计在进出口压差(ΔP)较大时能够更有效地提升Fo和Fo/Q;有序微造型的存在几乎不影响δ、hg、N和ΔP对枞树型槽干气密封作用效果的总...

为解决传统双向旋转型干气密封较单向旋转型开启性能下降、密封效果减弱的问题,基于气体微尺度流动原理,提出一种具有定向微纹理槽底的梯形槽干气密封结构;利用数值方法对比研究不同方向微纹理及无微纹理结构的性能,证实定向微纹理设计的可行性,并确定V形为纹理最佳方向;系统分析工况参数和几何参数对V形纹理干气密封性能的影响,获得各参数的影响规律及优势区间。研究结果表明:V形纹理的开启性能最好,然后依次为无纹理、周向纹理、径向纹理、梯形纹理,且转速越大,5种结构开启性能差异越显著;高转速时泵送效应较强,具有节流抑漏效果;微纹理密度对密封性能影响微小,深度达到1~2μm即可获得优异的密封性能;小膜厚时微纹理影响显著,对应最优槽深较小。研究结果为双向旋转型梯形槽干气密封性能的提升和槽区激光加工扫描方向的选取提供...

为了提高环形间隙密封在封油时的泄漏率计算精度和效率,通过网格无关性检验和试验验证获得了较准确的数值计算方法,并基于此开展了不同关键因子(表面粗糙度、轴向锥度、偏心量和周向线速度)影响下的理论计算研究。结果显示:工业应用中,间隙内油液流动多为层流,油膜网格层数不小于4层,纵横比取1~1.5时,数值计算结果稳定;层流时,表面粗糙度对泄漏率没有影响,而紊流时,粗糙度越大,泄漏率越小;间隙的收敛或发散几乎不影响泄漏,将综合膜厚乘以2修正,理论泄漏率与数值结果十分吻合;两种方法间的计算偏差随偏心量的增大而增加,偏心量不大于0.2 mm时,吻合较好;泄漏率随转速的上升而明显减小,与一般结论不同。

以接触式机械密封动、静环接触界面为研究对象,分析其表面微观形貌中的自仿射分形特性,结合逾渗理论,对密封端面泄漏通道特性进行理论分析,并利用Fluent软件对微通道内的流体流动进行数值模拟,探讨机械密封的端面载荷、表面形貌参数对泄漏量的影响。研究结果表明,密封端面的泄漏量随密封端面分形维数的增加而降低;在某一确定分形维数下,随着表面轮廓尺寸系数的增大,泄漏率也相应增大;端面比载荷对机械密封泄漏率的影响存在但并不显著。逾渗理论是一种研究多孔介质的强无序及随机几何结构端面特性的较好方法,对实现机械密封工作状况的正确判断,指导机械密封件的设计、制造、使用和维修具有一定的指导意义。

基于干气密封微尺度流动特性,提出一种有序微造型的干气密封模型,可在提升密封性能的同时为激光开槽提供新的借鉴和参考.选择螺旋槽和T型槽两种干气密封经典槽型为研究对象进行仿真分析,通过文献对比验证了计算方法的正确性,在有序微造型的基础上进行了有无微造型性能分析和对比,最后对微尺度下微造型的密封性能开展了系统研究.结果表明同工况下,微造型结构的开启力较传统结构有明显提升,在高速高压及微尺度时的提升量愈加显著;T槽型的对称性使得其微造型结构兼具一定的减漏效果,且随膜厚增大减漏效果越明显;微造型深度、数量和面积对密封性能影响较大,存在一个使开启力较大同时泄漏量较小的最优槽深(螺旋槽和T型槽分别为5.5和2.5μm)及微造型深度区间(螺旋槽和T型槽皆为0.9~1.2μm).具微造型结构良好的增压性能,有助于进一步提高干气...

CFD是目前研究气膜密封在多工况变参数下相关性能的高效计算方法,其中网格划分方式和数量是影响计和0. 4时的开启性能和泄漏值出现较大不合理波动,得到的密封性能参数不符合实际变化规律,在低于0. 3或高于0. 5时的结果合理、趋势稳定;网格层数变化对开启力影响较小,层数在1～5区间变化时对泄漏量影响较大,网格划分超过5层后泄漏量变化趋于稳定;基于檿檿檿檿檿檿檿算精度和效率的关键因素。以T形槽气膜密封为研究对象,建立UG三维分析模型,通过Gambit进行网格划分方式和数量的渐次变化,最终以Fluent计算结果为依据进行气膜密封网格无关性分析。结果表明：网格划分中的size参数、层数及其变化后相应的网格数量对密封性能具有较大影响; size参数取值0. 3较小的size值及5层以上的层数时,网格数量大于50万时计算得出的开启力和泄漏值变化趋势稳定。

该文以螺旋槽干气密封为研究对象,借助Gambit软件进行网格划分及实现网格数量的渐次变化,进而分析网格尺寸规格和薄膜层数层在仿真计算中对模拟结果的影响。结果表明:在通过调整规格和层驱动网格数变化过程中,当层达到6后,泄漏量相对变化率β<5%,开启力的相对变化率η<0. 2%,开启力和泄漏量均趋于稳定;在层=6,规格=0. 05~1 mm时,开启力随规格增加变化较小,泄漏量均未超出标准允许范围;综合考虑计算的准确性和效率,层数取6,规格取0. 3~0. 6 mm为宜。

为了研究树型槽非接触式机械密封在不同工况下的密封性能,确定相关参数的变化规律,通过计算流场分析软件Fluent,采用Gambit软件对树型槽非接触式机械密封三维泄漏模型进行网格划分。基于N-S方程,选用层流模型与SIMPLEC算法,对树型槽非接触式机械密封的三维流场进行了数值研究,计算求得了密封面压力场分布及泄漏量。改变几何参数及操作参数再次模拟,得到了不同参数下流场的压力及泄漏量,并分析了相关参数对树型槽非接触式机械密封的影响,给出了相关几何参数的最优选择区间。

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。本文通过对非接触式机械密封中深槽和浅槽机械密封的分类讨论，分别从研究现状、端面结构、工作机理、加工方法、应用范围几个方面对深、浅槽非接触式机械密封进行了论述和对比，同时例举这两类密封中具有代表性的圆弧深槽和螺旋浅槽进行了具体分析说明，简要给出了其各自的使用条件及范围，以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解，并对设计和选型有一定的帮助。