直线深槽型机械密封的特性研究

摘要

直线型深槽机械密封是一种已经广泛应用于航天、化工、核能等中重要工业领域的关键部件。直线型深槽机械密封作为非接触式机械密封的一种，具有功耗低、寿命长、工作可靠性高等优点。本文的研究旨在通过耦合计算以及试验验证的方法，对直线型深槽密封的密封性能和工作机理进行探讨，并对此类密封的设计和实践提供一定的理论依据。
　　 首先，本文基于有限体积法的模型，在流体计算软件中，建立了直线深槽机械密封的纯流场和流热耦合模型。并在此模型的基础上，研究了密封端面几何结构参数对其性能的影响。
　　 其次，通过发展了一种热流固耦合的分析方法，对于密封端面间隙中的流场以及密封环的热弹变形情况进行了计算。并在考虑变形的计算模型下，对比流场模型的结果，分析了操作参数对密封性能的影响规律。计算结果表明，在不同的工况下，密封环端面产生了不同程度的径向锥度和周向波度。于是，操作参数对密封性能的影响同样十分显著。
　　 最后，本文的实验工作同样针对直线深槽密封，研究了介质压力和转速，验证了通过耦合计算得到的密封性能变化规律和工作机理。

目录

声明

学位论文数据集

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 机械密封简介

1．1．1 机械密封的基本结构

1．1．2 机械密封的分类

1．2 流体动压效应在机械密封中的研究与应用

1．2．1 平端面密封中的流体动压效应

1．2．2 波形密封中的流体动压效应

1．2．3 浅槽密封中的流体动压效应

1．3 深槽密封的研究现状

1．4 选题背景及意义

1．4．1 课题的来源

1．4．2 本课题的目的和意义

1．5 本课题的主要研究内容和研究方法

1．5．1 课题研究内容

1．5．2 课题研究方法

第二章 直线深槽型机械密封的流场与温度场研究

2．1 流体流动与传热的数值理论基础

2．1．1 控制方程

2．1．2 数值求解方法

2．2 深槽机械密封的数值模型

2．2．1 几何模型

2．2．2 物理模型与边界条件

2．2．3 密封特性参数的计算

2．3 基于流热耦合模型下的密封性能分析

2．3．1 几何参数的影响

2．3．2 操作参数的影响

2．4 本章小结

第三章 直线深槽型机械密封的热弹变形研究

3．1 密封环变形计算的理论模型

3．1．1 变形计算的基本理论

3．1．2 边界条件

3．1．3 计算流程

3．2 热弹变形对密封性能的影响

3．2．1 密封环的热弹变形

3．2．2 工作参数对密封特性的影响

3．3 本章小结

第四章 直线深槽型机械密封性能试验研究

4．1 机械密封试验台系统

4．1．1 机械密封试验装置

4．1．2 水循环系统

4．1．3 试验辅助测试装置

4．2 试验测量内容

4．3 试验结果的分析

4．3．1 工况条件的影响

4．3．2 端面几何参数的影响

4．4 试验结果与数值计算结果的比较

4．4．1 平衡条件下的计算流程

4．4．2 试验验证与误差分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 未来研究展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

作者和导师简介

硕士研究生学位论文答辩委员会决议书