核主泵动压轴封在实际运行过程中,摩擦副的力变形、热变形、液膜本身的状态变化等都将直接影响到端面液膜的平衡。本文在考虑动静环组件镶嵌结构的影响及液膜压力、离心力、热载荷的作用下,建立了核主泵流体动压型轴封组件的流固热耦合模型,研究了离心力、介质压力、热载荷对液膜压力的大小及分布、摩擦副端面变形、应力集中趋势等影响,以及运行工况的变化对密封性能的影响。研究结果表明:本文建立的流固热耦合模型及其分析计算可以预测摩擦副端面的变形趋势,揭示密封性能的变化规律;动环组件、静环组件的轴向变形中,介质压力与离心力引起的摩擦副端面变形呈收敛性趋势,热载荷与引起的摩擦副端面变形呈发散性趋势。

运行工况下的瞬时变化对密封结构有较大的影响。本文以口环密封为研究对象,基于6DOF模型,采用瞬态方法计算了口环密封结构在重力作用下0.1 s时间内的冲击响应,给出了不同时刻转子的轴心轨迹、密封力以及最大密封压力,并进行了不同密封半径间隙、不同流体粘度以及不同转速下的影响规律分析。研究结果表明,最大密封压力和重力Y方向的密封力随着冲击时间快速增加并达到峰值后迅速降低,然后慢慢趋于稳定。密封间隙越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越大,Y方向的最大密封力和最大密封压力也越大。液体粘度越大,轴心运动轨迹位移响应振幅越小,Y方向的密封力和密封压力变化越小。同时研究结果表明,不同转速对Y方向的最大密封力和最大密封压力影响并不大。