基于逾渗理论的液体火箭发动机管路接头密封性能研究

摘要

液体火箭发动机管路接头发生密封失效将给发动机带来巨大的安全隐患,深入认识管路接头的密封区域形成机理和建立密封性能的评价方法,有助于提高发动机工作的可靠性。构建微尺度下具有Gauss分布特征的粗糙面有限元接触模型,基于逾渗理论寻找临界接触压力这一密封性能评价指标的具体数值。以37°的DN6球形管路接头为研究对象,建立宏观尺度有限元接触模型,分析预紧力、介质压力和材料搭配对接头密封性能的影响。结果表明:表面粗糙度将增大粗糙面的高度差,自相长度可增加粗糙表面的连续性。临界接触压力为520MPa,应用该指标评价密封性能和45MPa高压气密试验得到的结果相吻合。在接头的拧紧过程中,接头密封性能与预紧力呈线性关系,并且存在满足密封性能的最小预紧力。在预紧力不变的条件下,接头只能承受一定范围内的介质压力。不同屈服强度的材料搭配有助于提高管路接头的密封性能。