为研究往复运动弹簧蓄能密封圈的低温特性,通过构建等效弹簧建立二维轴对称模型,采用ANSYS分析弹簧蓄能密封圈在常温环境下装配和介质加压、由常温到低温过程中及低温加压过程中夹套的应力和摩擦力的变化。结果表明常温和低温下夹套内外唇口为主要承压区,内外唇口的应力、接触压力、接触宽度和摩擦力随压力升高而增大;低温下的接触压力比常温下大,但接触宽度比常温下小,且摩擦力是常温下的2~3倍。仿真结果表明弹簧蓄能密封圈在常温和低温下具有良好的密封性能,通过常温氦气、低温液氮下的密封性能试验,验证了仿真分析结果的正确性,同时也验证了该弹簧蓄能内密封圈在常温和低温下良好的工作性能。

为了合理选择各因素以实现对液膜空化的有效控制,以螺旋槽机械密封为研究对象,采用流线迎风有限元法求解满足质量守恒JFO边界条件的控制方程,分析工况参数对液膜空化特性的影响。结果表明:介质黏度、平衡半径和弹簧力减小时,迎流侧压力降低,背流侧压力提升,液膜空化率降低,空化临界转速与临界压力变化趋势相反;介质黏度和弹簧力越小,空化率随转速的变化曲线越平缓,随内径压力的变化速率越小;平衡半径越小,空化率随转速的变化曲线越平缓,随内径压力的变化速率越大。

液体火箭发动机雷列槽密封动态稳定性受结构参数的综合影响。建立雷列槽液体润滑机械密封三自由度微扰模型,采用有限元法和小扰动法求解稳、动态雷诺方程,分析结构参数对动态特性系数和密封稳定性的影响。结果表明:同一雷列槽结构参数的变化对动态特性系数的影响程度不同;槽数、浅槽槽宽增加,浅槽内径减小时,轴向刚度系数和角向刚度系数变大,角向耦合刚度系数和动态阻尼系数变小;深槽槽宽、浅槽槽深增加,动态特性系数减小;深槽槽深的变化对动态特性系数影响较小;雷列槽密封不会发生轴向失稳,角向存在“半频摆动”现象;槽数、浅槽槽宽减小,浅槽槽深增加时,雷列槽密封容易发生角向失稳。

针对某液氢涡轮泵级间迷宫密封流体激振诱发转子涡动失稳问题,开展了孔型阻尼密封方案设计及密封泄漏特性和转子动力特性评估研究。通过不同密封间隙、孔径和孔深等关键几何参数的组合,共设计液氢孔型阻尼密封方案25种。采用定常CFD(computational fluid dynamics)数值预测方法,计算分析了密封间隙、孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封泄漏量的影响规律;采用基于多频单向转子涡动模型、动网格技术和转子动力特性系数频域识别方法的非定常CFD摄动数值预测方法,计算分析了孔径和孔深对液氢孔型阻尼密封转子动力特性系数的影响规律。研究表明:液氢孔型阻尼密封的孔深和孔径的比值(密封孔深径比H/D)存在一个临界值(H/D=0.5附近),此时密封泄漏量最小;H/D<0.5时,液氢孔型阻尼密封泄漏量对孔深变化不敏感(小于4.5%);较大孔径的液氢孔型阻尼密封具有更小的有效...

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响。研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏心状态下,单相流在大间隙内的介质压力要低于小间隙,而两相流在密封段出口附近呈现出相反规律,致使大间隙附近的空化程度更低;随进口压力和偏心率的增加以及转速的降低,泄漏量和密封力均增加,且两相流特性值均低于单相流对应值;两相流泄漏量和密封力均随进口温度的降低而增加,而单相流对应值受温度变化的影响不大;单相流偏位角受各个参数变化的影响均很小,密封力方向始终在最小间隙附近位...