端面开槽非接触式气体密封流动与传热研究

摘要

随着工业的快速发展，高温、高压、高速的工作状况使机械密封端面温升过高，造成密封环的非正常磨损、热裂、变形及端面间介质汽化等问题，导致密封迅速失效。因此，对密封端面温度场的研究非常重要，而流体的流动与传热是密切相关的。本文应用计算流体力学软件对密封端面间流体三维流动及温度分布进行了数值计算。选取流体膜为研究对象，通过求解全三维N-S方程，得到密封端面的流场及速度场，并从流体的流动过程着手分析热量产生的根源；然后求解能量方程，得到了流体膜及端面温度分布。结果表明流体膜温度升高主要是在高速旋转工况下，由流体内部的粘性剪切作用及压力梯度作用引起的，这些热量及时地被阻塞流体和密封环传出，避免了由端面局部温升导致的变形。文章还分析了压力、转速等因素对密封性能及温度场的影响，重点考虑了温度对粘度的影响，得到了变粘度情况下的温度分布。本文对螺旋槽气体端面密封建立三维模型，网格划分实现了从微观尺度到宏观尺度的快速过渡，并借助商用软件成熟的可视化功能，对端面流体流动进行模拟，效果直观，便于观察流动形成及发展过程，进而控制温度及变形，对实验研究有一定的辅助指导作用，并为密封结构及性能的优化设计提供参考，为后续密封环的变形计算奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章 前言

第2章 文献综述

第3章 螺旋槽端面密封润滑理论与计算方法

第4章 螺旋槽气体端面密封的流场模拟

第5章 螺旋槽气体端面密封稳态温度场分析

第6章 结论

主要符号表

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果