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介质压力对卡套式管路连接副密封性能的影响

计算机仿真 2023年第5期40卷 123-129页

作者：闫国华张泽恩刘勇陈志英中国民航大学航空工程学院天津300300 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191

基于航空发动机用卡套式管路连接副的真实物理参数建立其有限元模型,分析了预紧力与介质压力对连接副密封性能的影响。首先将预紧力矩转化为均布载荷施加在卡套端头,得到了预紧力矩下的连接副密封性能规律;其次将介质压力等效为均布载... 详细信息

基于航空发动机用卡套式管路连接副的真实物理参数建立其有限元模型,分析了预紧力与介质压力对连接副密封性能的影响。首先将预紧力矩转化为均布载荷施加在卡套端头,得到了预紧力矩下的连接副密封性能规律;其次将介质压力等效为均布载荷施加在预紧状态下的连接副模型上,分析了不同介质压力与循环介质压力对连接副密封性能的影响。结果表明,连接副的密封性能会在循环介质压力的影响下发生一定程度的下降,随后保持平稳,压力峰值越高,达到平稳所需的循环数越少。

关键词：有限元分析预紧力矩介质压力管路连接副密封性能

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基于空化模型的阶梯收敛槽机械密封性能分析

兰州理工大学学报 2023年第4期49卷 68-73页

作者：张伟政洪海民兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,提出一种由波度密封衍生变化而来的阶梯收敛槽机械密封结构,采用CFD数值模拟,考虑液膜空化效应,对其密封性能进行参数化分析.结果表明:随着槽深、槽数、槽区开口及密封压力的增加,液膜承载力... 详细信息

为解决波度端面机械密封精密加工困难的问题,提出一种由波度密封衍生变化而来的阶梯收敛槽机械密封结构,采用CFD数值模拟,考虑液膜空化效应,对其密封性能进行参数化分析.结果表明:随着槽深、槽数、槽区开口及密封压力的增加,液膜承载力和泄漏量都增大;随着转速的增加,承载力增大,泄漏量减小;随着膜厚的增加,承载力减小,泄漏量增大.在小膜厚,高转速及较低密封压力的工况条件下,更容易产生液膜空化现象,流体泄漏量降低;较小的槽深会增强流体剪切作用,空化效应增强,泄漏量降低,实现减小泄漏的目的.

关键词：机械密封空化效应密封性能减小泄漏

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应力松弛影响下液动冲击器往复密封性能研究

石油机械 2023年第9期51卷 48-53页

作者：齐悦柳贡慧李军查春青田玉栋张毅中国石油大学(北京)石油工程学院北京工业大学材料与制造学部西南石油大学机电工程学院

液动冲击器在硬地层钻进中有良好的应用效果,高温高压极端工况下往复密封的密封性能对液动冲击器的寿命有重要影响。为此,考虑高温高压影响下橡胶材料应力松弛特性对密封性能的影响,结合液动冲击器的工况参数,通过压力渗透的加载方式对... 详细信息

液动冲击器在硬地层钻进中有良好的应用效果,高温高压极端工况下往复密封的密封性能对液动冲击器的寿命有重要影响。为此,考虑高温高压影响下橡胶材料应力松弛特性对密封性能的影响,结合液动冲击器的工况参数,通过压力渗透的加载方式对组合密封进行仿真,得到了钻井液压力、密封压缩率和钻井液温度等参数对组合密封主密封面接触压力的影响。研究结果表明:随着钻井液压力的增大,往复密封最大Mises应力和最大应变均逐渐增大,但当钻井液压力达到15 MPa以后,其增长趋势逐渐放缓;随着压缩率的增大,主密封面的有效接触长度逐渐增大,而且当压缩率达到15%时,主密封面的两端均出现较大值;高温环境下组合密封的有效接触长度小于常温,高温会降低动密封的可靠性。所得结论可为液动冲击器的现场应用和性能优化提供参考。

关键词：液动冲击器往复密封应力松弛密封性能高温高压接触压力

柔性石墨金属齿形垫和缠绕垫力学及密封性能试验对比研究

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压力容器 2022年第5期39卷 1-7页

作者：王璐王冰薛吉林陶家辉合肥通用机械研究院有限公司合肥230031 国家压力容器与管道安全工程技术研究中心合肥230031

柔性石墨金属齿形垫以其特殊的结构型式和优异的密封性能越来越多地应用于石化装置法兰密封结构中,并在许多场合逐渐替代了柔性石墨缠绕垫片。采用自主研制的垫片综合性能试验装置,开展柔性石墨金属齿形垫和缠绕垫的压缩回弹和密封性能... 详细信息

柔性石墨金属齿形垫以其特殊的结构型式和优异的密封性能越来越多地应用于石化装置法兰密封结构中,并在许多场合逐渐替代了柔性石墨缠绕垫片。采用自主研制的垫片综合性能试验装置,开展柔性石墨金属齿形垫和缠绕垫的压缩回弹和密封性能试验,对比分析了两种类型垫片的压缩回弹曲线、回弹模量以及加载/卸载过程中垫片的泄漏率与垫片表面压力的关系,依据ASTM F3149试验标准测得了两种垫片的预紧比压y和垫片系数m。结果表明:垫片表面压力相对较小时,齿形垫较缠绕垫更易产生压缩变形,但当垫片表面压力超过40 MPa时,齿形垫的压缩曲线出现明显拐点,垫片较难产生压缩变形;两种类型垫片的回弹模量均随垫片初始表面压力的增大而增大,齿形垫的回弹模量要远大于缠绕垫;相同垫片表面压力下,齿形垫的泄漏率低于缠绕垫;推荐的金属齿形垫片的预紧比压y值为40~50 MPa,垫片系数m值为3~4。

关键词：金属齿形垫缠绕垫压缩回弹性能密封性能预紧比压垫片系数

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井下安全阀特殊气密封螺纹密封性能分析

石油机械 2022年第7期50卷 107-114页

作者：王传鸿鄢标周歆邹刚杨小城孙巧雷中石化石油机械股份有限公司长江大学机械工程学院

井下安全阀作为必须使用的安全装置,被广泛应用于高含硫气田和海上油气田的开发中,螺纹密封性能是井下安全阀研发的重要环节之一。针对井下安全阀螺纹密封结构研究相对较少的现状,设计了一种锥面对球面密封的螺纹密封结构,采用4节点双... 详细信息

井下安全阀作为必须使用的安全装置,被广泛应用于高含硫气田和海上油气田的开发中,螺纹密封性能是井下安全阀研发的重要环节之一。针对井下安全阀螺纹密封结构研究相对较少的现状,设计了一种锥面对球面密封的螺纹密封结构,采用4节点双线性轴对称减缩积分单元CAX4R对密封结构进行建模,基于几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元隐式积分算法,分析了结构参数对密封性能的影响,优选了密封锥面倾角75°、密封球面半径20 mm、密封球面弹性体厚度3.5 mm、过盈量0.7 mm作为最终设计参数,并通过有限元模拟和室内试验,验证了有限元仿真模型的正确性以及结构参数设计的合理性,同时表明优选的设计参数能够满足70 MPa密封设计要求。研究结果有效解决了井下安全阀螺纹连接气密封问题,同时为气密封螺纹结构的设计提供了一个新的方向。

关键词：井下安全阀气密封螺纹密封性能接触应力有限元分析

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不同槽型柱面气膜密封性能的数值计算研究

重庆理工大学学报:自然科学 2023年第10期37卷 334-341页

作者：赵星刘美红李鑫许冬伟昆明理工大学机电工程学院昆明650500

为了探索柱面螺旋槽模型的密封性能,利用Fluent软件对柱面螺旋槽、T型槽和一字槽3种模型进行了数值模拟计算。在转速、压差以及偏心率3种变工况下,对3种槽型柱面气膜密封进行了研究。研究结果表明:在不同的工况参数和结构参数下,螺旋槽... 详细信息

为了探索柱面螺旋槽模型的密封性能,利用Fluent软件对柱面螺旋槽、T型槽和一字槽3种模型进行了数值模拟计算。在转速、压差以及偏心率3种变工况下,对3种槽型柱面气膜密封进行了研究。研究结果表明:在不同的工况参数和结构参数下,螺旋槽结构的密封效果优于T型槽结构和一字槽结构,且螺旋槽结构动压效应更优。转速、压差对螺旋槽密封性能有较大的影响,偏心率影响较小,当转速在20000~30000 r/min、压差在0.4~0.7 MPa、偏心率在0.5左右时,螺旋槽柱面气膜密封的各项密封性能参数均较好。该研究成果可为柱面气膜密封结构研究与优化提供指导。

关键词：螺旋槽 Fluent仿真柱面气膜密封动压效应密封性能

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超深井油管特殊螺纹密封性能评价研究

计算机仿真 2023年第9期40卷 70-75页

作者：于浩王昊练章华丁亮亮西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

为研究恶劣井况下某油管特殊螺纹接头的密封性能,在有限元软件中建立此接头的二维有限元模型,对不同工况下特殊螺纹接头的力学性能以及密封性能进行分析研究,引入一种新的方法即分析螺纹全长、半长、台肩处的泄漏情况,以细化对接头密封... 详细信息

为研究恶劣井况下某油管特殊螺纹接头的密封性能,在有限元软件中建立此接头的二维有限元模型,对不同工况下特殊螺纹接头的力学性能以及密封性能进行分析研究,引入一种新的方法即分析螺纹全长、半长、台肩处的泄漏情况,以细化对接头密封性能的评价。结果表明:上述特殊螺纹接头在上扣以及受载时,结构的最大Mises应力超过了材料的屈服极限,但大部分区域应力水平较低,无塑形贯通部位,整体结构完整;螺纹全密封性能指数均大于临界密封性能指数,整体无泄露;但分析半长以及台肩处的泄漏情况后发现,不论是拉伸还是压缩载荷,台肩处的泄漏都比较严重。以上研究结果对复杂工况下细化螺纹的选型具有重要的指导作用。

关键词：油管特殊螺纹力学性能密封性能接触长度

某型炮射弹发动机金属W环开口方向对密封性能影响的仿真与试验研究

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火炮发射与控制学报 2023年第6期44卷 44-50,66页

作者：黄龙岳光杨蓓徐义军吴新洲潘玉田南昌航空大学飞行器工程学院江西南昌330063 太原工业学院自动化系山西太原原030008 中北大学智能武器研究院山西太原030051 中国航发长江动力有限公司湖南岳阳414001

为研究某型炮射弹发动机金属W环开口方向对密封性能的影响,基于ABAQUS软件建立发动机金属W环有限元模型,仿真分析得出该型金属密封环泄漏量数值计算公式,通过该型发动机密封环综合工况试验台进行密封性能试验,仿真与试验结果表明:内开口... 详细信息

为研究某型炮射弹发动机金属W环开口方向对密封性能的影响,基于ABAQUS软件建立发动机金属W环有限元模型,仿真分析得出该型金属密封环泄漏量数值计算公式,通过该型发动机密封环综合工况试验台进行密封性能试验,仿真与试验结果表明:内开口W环单位长度泄漏量比外开口W环偏小,外开口金属W环轴向压缩量需要比内开环更大才能形成有效密封,即在相同工况下内开口W环密封性能优于外开口W环。最后对两种开口方向的金属W环的建模仿真结果和制造工艺进行分析,得出引起内、外开口金属W环密封性能差异的主要原因。研究内容与结论对某型发动机密封方案设计及W形金属密封环的设计制造具有很好的现实意义和应用价值,对于推动火炮发射火箭弹的研究具有重要的工程研究价值。

关键词：炮射弹发动机 W形金属密封环开口方向数值仿真与试验密封性能

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长服役期橡胶密封性能分析与寿命评估

航天器环境工程 2022年第5期39卷 475-481页

作者：王莉娜史纪军李征孙立臣孙伟孟冬辉张海峰任国华郭琦北京卫星环境工程研究所北京100094

鉴于在橡胶密封性能分析过程中鲜有考虑长期老化效应影响,文章首先基于时温等效理论,构建考虑热氧老化效应的橡胶密封性能分析理论模型,并采用该模型研究不同压缩率和性能变化指标对橡胶接触性能的影响规律。然后,建立橡胶密封计算的平... 详细信息

鉴于在橡胶密封性能分析过程中鲜有考虑长期老化效应影响,文章首先基于时温等效理论,构建考虑热氧老化效应的橡胶密封性能分析理论模型,并采用该模型研究不同压缩率和性能变化指标对橡胶接触性能的影响规律。然后,建立橡胶密封计算的平均接触压力与试验测试的橡胶密封泄漏率间的函数关系,并将采用这一关系预测的橡胶密封的泄漏率与试验测试结果进行对比。最后,拟合橡胶密封泄漏率与老化时间之间的函数关系,经外推,实现对O形橡胶密封寿命的精确预测。

关键词：橡胶密封热氧老化接触性能密封性能寿命评估