针对在深海湖泊等复杂极端工况下船舶艉轴由于密封端面变形产生过大间隙,导致泄漏的问题,通过建立船舶艉轴热-力耦合分析模型,分析不同工况下,3组典型密封端面材料组对(YNW8-M106D、SiC-M106D、S30408-M106D)的密封环端面温度、应力及变形变化规律;分析海水环境下材料、转速及弹簧比压等主要影响因素及密封端面变形的影响及影响程度和权重。结果表明:转速升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加35%,43%及49%,弹簧比压升高100%,使得密封端面温度、应力及变形增加17%,5%及14%,应限制其最大值,防止密封失效;材料的热膨胀系数及导热系数对密封端面的影响最大,合理选取动静环材料有利于减少端面变形;选取出适合转速400 r/min、弹簧比压0.2工况下的最优材料(Si C-M106D)配对,使得船舶艉轴平衡可靠并长寿命运转。本文的模型和计算方法可为船舶艉轴密封结构的设计

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。

针对现有磁脂密封密封能力有限、运行时极靴易与转轴发生刚性磕碰;而刷式密封摩擦生热较大、不能实现零泄漏等问题,综合磁脂密封与刷式密封的特点,提出了新型柔性极靴磁脂密封。利用GAMBIT和FLUENT软件建立柔性极靴磁脂密封的数值分析模型,对比分析了柔性极靴磁脂密封理论上的温度场分布以及磁脂温升规律等传热特性。结果表明：密封的接触线速度、柔性丝的直径、排列倾角和安装过盈量都会对磁脂温度变化产生一定的影响;排列倾角和安装过盈量对磁脂温升的影响有限。由于涂层厚度过小,改变涂层材料,对磁脂温度的影响较小。此外,建立了柔性极靴磁脂密封试验系统,验证了随着转轴转速的增加,柔性极靴密封功耗和磁脂温度会有明显的上升。

外加压静压气体密封在启停等低速运转状态下具有良好的性能,并且便于通过调节气源进行干预.密封在运 行过程中会受到非浮动环的窜动和偏摆的影响,故需要良好的追随性以维持密封稳定有效工作.本文采用小扰动法分 别计算了采用整周和分区均压槽的外加压静压气体密封的动特性系数,然后进一步计算追随性,并进行了对比.结果表 明,采用不同均压槽形式的密封在轴向上的性质差别不大,但相比于采用整周均压槽,采用分区均压槽的静压气体密封 具有显著更高的角向直接动刚度、更好的对非浮动环偏摆的追随性.

调控型气体密封作为一种非接触密封，可以提高系统服役过程中运行的稳定性，但是目前密封状态参数的计算方法存在计算模型建立过程繁杂以及迭代计算耗时较长等缺点。本文采用了一种符合智能调控系统输出精度及时效性要求的粒子群算法（PSO）优化下的BP（BackPropagation）神经网络方法，开发了基于PSO-BP的调控型气体密封状态参数的智能调控程序。并且对神经网络模型初始阀值与权值进行取值优化，讨论了粒子群种群数量，隐含层数，神经元数等参数对智能计算程序的影响。搭建了基于PSO-BP的调控型气体密封试验验证系统，验证了密封状态参数智能计算程序的精确度。实现了调控型气体密封的智能调控，提高了调控型气体密封抗干扰能力，促进了大型离心压缩机向宽工况、高参数、高效率和智能化方向发展。