干气密封旋转流场的宏观特性与介观速度场的逻辑关系研究

作     者：王衍 葛云路 黄国庆 胡琼 肖业祥 胡鹏 WANG Yan;GE Yunlu;HUANG Guoqing;HU Qiong;XIAO Yexiang;HU Peng

作者机构：江苏海洋大学机械与海洋工程学院江苏连云港222005 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室&能源与动力工程系北京100084 

出 版 物：《摩擦学学报》 (Tribology)

年 卷 期：2020年第40卷第3期

页      面：364-377页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51741504,51805199) 国家重点研发计划项目(2017YFC0404200) 江苏省自然科学基金项目(BK20191471) 江苏省高校“青蓝工程”项目 江苏“六大人才高峰”项目(GDZB-076) 连云港市“521工程”项目 江苏海洋大学人才引进科研基金项目(KQ19004)资助 

主　　题：干气密封 旋转流场 流态 宏观特性 介观速度场 

摘      要：旋转流场中的流体流动比较复杂,特别是在高转速、微尺度工况时,流场中的流体流态及其判断方法缺乏完备的理论模型.选择干气密封作为高速旋转流场的研究对象,以开启力和泄漏量作为宏观特性表征指标参数,选择剪切(周向)、径向及轴向速度分量对速度流场进行介观表述,通过Fluent软件仿真计算大跨距转速(低转速至超高转速)时的宏观、介观指标参数,研究密封性能指标参数与速度场间的内在逻辑关系.结果表明:低速旋转流场中的轴向速度分量较小,可忽略不计,转速升高会促使轴向速度分量持续增大,当转速持续增大并超过某一临界值时,轴向速度分量会出现迅速升高的情形;轴向速度分量的变化情形与微尺度流场(开启力和泄漏量)波动密切相关,是影响旋转流场流态的关键性指标参数,也是引起宏观流场特性变化的主要因素;径向速度分量的变化情形与微尺度流场泄漏量的变化规律基本一致,随着转速的增大,泄漏量的宏观性能反馈要早于开启力波动的出现.基于以上研究,同时根据管道雷诺数、流量因子判定模型及流体力学基本理论,尝试提出了基于三维速度分量的针对旋转流场流态的椭球判定模型.