启停阶段干气密封界面微结构的摩擦热力学研究

摘要

以动环端面带微米级双向螺旋槽与圆弧槽结构的干气密封为研究对象,考虑密封界面热传导建立不同微结构密封副干摩擦工况下的热力学模型,采用完全热力耦合方法进行摩擦传热分析.研究结果表明:动环端面微结构的存在,使接触面局部产生高温热点,热点区域主要集中于开槽区域周围,高温热点沿周向周期性分布,双向螺旋槽界面热点较集中;动静环接触面最高温度随转速的增大、运行时间的延长上升趋势越明显;微槽深度对界面最高温度的影响在起始阶段不明显,随着滑动过程的进行,浅槽界面最高温度逐渐高于深槽界面;相同转速、槽深情况下,圆弧槽界面温升低于双向螺旋槽界面;碳石墨静环接触面等效应力分布情况与高温热点区域具有相似性,接触面局部温差产生的热应力是导致应力集中的主要因素.