借助于有限元软件MSC.MARC建立了某推进系统密封结构中辅助密封圈的二维轴对称模型,分析了该结构在安装和使用时的接触变形、接触面上的接触应力分布等,并与实际工况及前期的研究成果进行了对比。初步确定了O形密封圈及挡圈的易失效区域,验证了其接触面上的接触应力随介质压力的增加而增加的结论。研究结果表明,加有单侧挡圈的O形密封圈不但密封性能好,而且能有效防止密封圈的挤出。此分析可为承受高压的辅助密封圈的结构优化设计提供一些理论基础。

径向间隙对浮环密封性能至关重要,径向间隙过大导致泄漏量超标,径向间隙过小导致高温条件下浮环与转轴碰磨而失效。利用ANSYS Workbench分析软件,建立镶装式浮环密封数值计算模型,分析操作参数、结构和材料对径向间隙的变化规律。结果表明：镶装式浮环较之整体石墨浮环,更加有利于调整浮环密封的径向间隙;镶装式浮环密封的过盈量对径向间隙影响较小,但过盈量可以影响镶装环和石墨环的脱镶温度;选择较大线膨胀系数的镶装环和较小弹性模量的石墨环可以有效避免转轴与浮环碰磨。

简要介绍了静压流体密封的结构和工作原理。分析了阻封气压力对于静压密封性能的影响,通过调节阻封气压可以改变密封的特性参数,以达到在线调节的目的。介绍了非接触气体密封的主动调控技术原理,通过比较状态参数的优劣性,确定将膜厚和泄漏量作为调控目标。介绍了相关的试验流程和方案,简要介绍了试验台和相关的控制软件。通过试验研究以及对试验结果的分析,验证了非接触气体端面密封的主动调控技术的可行性。

在分析橡胶材料干摩擦和水润滑摩擦两种摩擦机理的基础上,采用INSTRON高频疲劳试验机对O形密封圈在这两种状态下的摩擦力进行了测试。试验获得了不同滑移速度下摩擦系数与载荷的关系以及不同载荷下摩擦系数与滑移速度之间的关系。结果表明：水润滑状态下由于密封接触面能够形成润滑水膜,摩擦力较小,更适合长期稳定运转。

针对常规刷式密封存在的转子易磨损、刷丝之间的间隙随半径的增大而增大,进而造成空隙率不均、后挡板与转子之间的间隙大小受到转子径向跳动的限制等问题,研发了一种用于气体密封的新型端面刷式密封结构,将常规型刷式密封的摩擦面由转子表面转移到与转轴垂直的端面上。端面刷式密封具有摩擦无法对转子造成破坏、刷丝排列更紧密,刷丝区孔隙率均匀、适用于更大的转子偏移、结构上有更多的选择性等特点,使密封效果更好。

在对刷式密封制造工艺进行调研的基础上,自制了新型端面刷式密封环。在自制的实验台架上,对端面刷式密封进行了性能测试,得到了反应端面刷式密封静态和动态密封能力的泄漏曲线,将端面刷式密封性能试验结果与文献上其他种类密封实验结果进行比较,证明了端面刷式密封可以满足设计要求,比常规刷式密封更具优越性。

针对端面刷式密封的特点,采用多孔介质模型作为刷丝区的分析模型,采用Fluent软件对端面刷式密封泄漏流动进行了模拟,得出刷丝区承担着主要压力降,起到主要密封作用。模拟结果与试验值进行了对比,得到较为一致的趋势,且试验值均高于理论值。用仿真方法讨论了一些重要参数对端面刷式密封性能的影响,可供工程实际参考。

针对密封气体时普通离心密封出现的问题,提出了一种带有连续注排密封液结构的离心密封装置,介绍了该密封的工作原理及其特点。设计并研制了离心密封试验样机,测量并采集了密封介质压力、密封液流量、温度等密封性能参数,研究了性能参数随主轴转速以及密封液注入压力的变化规律。研究表明,新型离心密封适用于高转速下密封气体的场合,而且转速越高,可以密封的介质的压力越高,但搅拌热也越大;而增加密封液注入压力,有利于增大密封液流量,带走更多的搅拌热量。

提出了核辐射屏蔽密封的解决方案,讨论了摇动式金属波纹管屏蔽密封技术的原理和可行性。利用有限元分析软件建立了结构中金属波纹管的有限元模型,得出了运转状况下波纹管中的应力分布,分析了波纹管影响密封结构性能的因素。

采用 Fluent 软件，对径向柱面间隙密封－平衡盘（GS-BD）、径向迷宫密封－平衡盘（LS-BD）2种平衡装置的内部流场进行数值计算。对比分析了2种平衡装置内部流场的压力分布规律、平衡装置的平衡性能和泵的容积效率。结果表明：与 GS-BD 相比较，LS-BD 中平衡盘端面间的轴向间隙更小，泄漏率更小，泵的容积效率更高，在有轴向力波动的情况下，叶轮轴系可以更迅速地达到新的平衡状态。此外，进行了 LS-BD 平衡装置中迷宫密封参数优化分析，研究了迷宫径向间隙、密封腔深度、齿宽、齿数等结构参数对平衡性能的影响规律，得到了各参数的优选值。研究结果为多级离心泵平衡装置的优化设计提供了理论依据。