柱面螺旋槽干气密封微间隙流场数值仿真分析

摘要

针对极端工况下的流体机械动密封问题,提出了新型的柱面螺旋槽干气密封.基于柱面微间隙气膜的结构特性,首先用Solidworks建模软件和Workbench的DM模块联合建立了柱面螺旋槽气膜模型,其次用专业网格划分软件ICEM CFD独有的block映射技术划分高质量的计算域网格,最后通过CFD流场仿真软件Fluent对微间隙的三维流场进行数值模拟计算,并通过改变工况操作参数,得到相应的泄漏量和浮升力.计算结果表明:随着转子的转动,气膜压力升高0.216MPa,气膜最薄区域的槽根部为压力最大值;流速在气膜最厚区域出现最大值,整体流速与压力呈现反比例分布;对比分析无偏心气膜模型发现没有压力升高现象;浮升力和泄漏量都随转速和压差的增大而增大,浮升力和泄漏量随转速的变化范围分别是41.5N和0.56×10-4kg·s-1,浮升力和泄漏量随转速的变化范围分别是218.47N和1.0805×10-4kg·s-1,对比发现压差对浮升力和泄漏量的影响更大.