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离心泵平衡腔泄漏量和压力的计算与试验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2023年第4期51卷 69-74页

作者：曾继来刘在伦邵安灿权辉兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325102 普仑斯泵业有限公司福建松溪353500

基于后密封环和平衡孔泄漏量相等原理,推导出了平衡腔泄漏量和压力的数学模型.对不同后密封环间隙和平衡孔直径时的后密封环进口压力、平衡腔压力、平衡腔泄漏量进行了系统测试,结果发现:增大后密封环间隙对后泵腔有降压作用,而对平衡... 详细信息

基于后密封环和平衡孔泄漏量相等原理,推导出了平衡腔泄漏量和压力的数学模型.对不同后密封环间隙和平衡孔直径时的后密封环进口压力、平衡腔压力、平衡腔泄漏量进行了系统测试,结果发现:增大后密封环间隙对后泵腔有降压作用,而对平衡腔有增压作用;增大平衡孔直径,后泵腔压力和平衡腔压力有不同程度的降低,但当密封环间隙较小时后泵腔压降效果不明显.计算得到了后密封环流量系数和平衡孔流量系数与比面积的试验曲线,后密封环流量系数随比面积增大而增大,而平衡孔流量系数随比面积增大而减小.给出了流量系数比与比面积的试验曲线,该曲线反映了后密封环间隙和平衡孔直径对平衡腔压力的耦合调节作用,具有重要工程应用价值.

关键词：离心泵轴向力泄漏量后密封环平衡孔流量系数

高速高压超临界二氧化碳干气密封性能试验研究

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中国电机工程学报 2023年第23期43卷 9183-9191页

作者：胡航领林志民王林涛虞翔宇秦政钱晶晶时瑜中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海市闵行区201203

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环发电技术具有多方面优势,未来应用潜力巨大。S-CO_(2)叶轮机械一般选用泄漏量极低的干气密封,但是S-CO_(2)的特殊物性对干气密封的密封性能的影响显著,针对S-CO_(2)干... 详细信息

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环发电技术具有多方面优势,未来应用潜力巨大。S-CO_(2)叶轮机械一般选用泄漏量极低的干气密封,但是S-CO_(2)的特殊物性对干气密封的密封性能的影响显著,针对S-CO_(2)干气密封的性能研究多以理论仿真为主,少有试验研究支撑。针对不同运行工况下的S-CO_(2)干气密封的稳态性能,该文搭建高速高压干气密封试验台,试验研究不同转速、进气压力、进气温度对SCO_(2)干气密封的泄漏量和摩擦耗功的影响规律,并将泄漏量的理论计算结果与试验值进行对比。结果表明:S-CO_(2)干气密封的泄漏量及摩擦耗功随转速、压力的升高及温度的降低而增大,转速与压力的影响较大,温度的影响较小。泄漏量计算值与试验值存在一定偏差,最大偏差在20%左右。结果可为理论计算模型及计算方法的修正提供参考,以进一步分析S-CO_(2)干气密封的密封性能。

关键词：超临界二氧化碳干气密封泄漏量摩擦耗功高速高压

基于CFD混流式水轮机上冠转轮泵结构优化研究

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太阳能学报 2023年第1期44卷 377-383页

作者：贵辛未牧振伟郭彤夏庆成张治山新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆水利工程安全与水灾害防治重点实验室乌鲁木齐830052 新疆天富能源股份有限公司红山嘴水电厂石河子832000

为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特... 详细信息

为研究中高水头混流式水轮机上冠转轮泵工作特性及优化可行性,以红山嘴一级电站3号水轮机为例,建立现转轮泵及11种结构优化模型,利用CFD商业软件,基于SST湍流模型对不同结构转轮泵在9种流量工况下展开数值模拟。将上冠流道泄漏水流动特性、主轴密封真空度及转轮泵效率作为研究指标,结果表明:上冠流道泄漏水流动特性依赖于转轮泵的结构类型;减小转轮泵“泵盖高度比”或斜置动泵叶对提高主轴密封真空度均有显著效果(最佳结构可提高66.9%),同时须兼顾其工作效率;额定工况下,转轮泵工作效率较低,建议转轮上冠开设合适的泄水孔补给流量提高其效率;该电站可将泵叶斜置45°、泵盖高度比Hp=0.0543的转轮泵作为最佳改进方案。

关键词：数值模拟混流式水轮机泄漏量转轮泵主轴密封效率

基于CFD混流式水轮机泵叶及泵盖联合降压研究

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太阳能学报 2022年第1期43卷 228-234页

作者：贵辛未牧振伟夏庆成张治山新疆农业大学水利与土木工程学院乌鲁木齐830052 新疆天富能源股份有限公司红山嘴水电厂石河子832000

为研究泵板装置对混流式水轮机上冠流道泄漏水影响,基于CFD商业软件平台,结合新疆红山嘴一级电站4号水轮机,以泵板装置为研究对象,将主轴密封真空度、泄漏量、上冠间隙进口与梳齿环出口压差作为3个研究指标。首先在模型准确基础上对泵... 详细信息

为研究泵板装置对混流式水轮机上冠流道泄漏水影响,基于CFD商业软件平台,结合新疆红山嘴一级电站4号水轮机,以泵板装置为研究对象,将主轴密封真空度、泄漏量、上冠间隙进口与梳齿环出口压差作为3个研究指标。首先在模型准确基础上对泵板装置内泵叶角度和泵盖高度2个相关结构分别进行数值分析,其次对其联合优化结构数值模拟。研究表明,为提高主轴密封真空度将泵叶和泵盖联合优化可取得更佳效果,即泵叶斜置30°同时泵盖调节高度比在0.0272~0.1086之间,3个研究指标均可达到设计改造要求;上冠间隙泄漏量与泵叶及泵盖结构联系密切且泵盖高度比影响更明显。

关键词：泄漏量水轮机数值模拟泵板装置主轴密封真空度

离心泵双密封环平衡系统泄漏特性预测方法研究

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推进技术 2022年第2期43卷 192-200页

作者：张森曾继来张新民李华星和文强万剑峰张安超河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454003 兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 西北工业大学航空学院陕西西安710072

为了准确预测离心泵双密封环平衡系统的泄漏特性,通过分析该平衡系统的几何特征和液体流动特点,对其主要过流部件进行简化,将泵腔液体流动简化为由圆周剪切流和径向压差流叠加而成的轴对称二维粘性层流运动,同时将密封环间隙液体流动简... 详细信息

为了准确预测离心泵双密封环平衡系统的泄漏特性,通过分析该平衡系统的几何特征和液体流动特点,对其主要过流部件进行简化,将泵腔液体流动简化为由圆周剪切流和径向压差流叠加而成的轴对称二维粘性层流运动,同时将密封环间隙液体流动简化为两平行平板间的定常不可压缩粘性流体层流运动。然后,利用N-S方程分别建立了泵腔和密封环间隙的液体流动模型,并通过泄漏量相等建立了双密封环平衡系统泄漏量预测模型。为了验证该预测模型的可靠性,以IS80-50-315型离心泵为模型,对不同工况下的双密封环平衡系统泄漏特性进行实验测量,并与预测结果进行比较。结果显示,在不同平衡孔直径和密封环间隙条件下,预测结果与实验数据的相对误差在设计工况下均小于3%,在非设计工况下均小于10%。研究表明,不仅在设计工况下,而且在非设计工况下,本文提出的预测模型均可以较准确地预测离心泵双密封环平衡系统的泄漏特性。

关键词：离心泵双密封环平衡系统泄漏量 Navier-Stocks方程

宽温高压下旋转接头间隙密封泄漏量变化规律研究

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润滑与密封 2024年

作者：张景赵秀栩汤海乐孙少杰数字制造湖北省重点实验室武汉理工大学机电工程学院广东天恒液压机械有限公司

温度是航空液压旋转接头重要工作参数，会影响液压油黏度和间隙密封间隙量。本文综合考虑温度对液压油黏度和间隙密封间隙量的影响，利用Fluent流体仿真分别在21 MPa， 28 MPa和35 MPa高压下对-55 ℃～135 ℃温度范围内旋转接头间隙密... 详细信息

温度是航空液压旋转接头重要工作参数，会影响液压油黏度和间隙密封间隙量。本文综合考虑温度对液压油黏度和间隙密封间隙量的影响，利用Fluent流体仿真分别在21 MPa， 28 MPa和35 MPa高压下对-55 ℃～135 ℃温度范围内旋转接头间隙密封泄漏量进行仿真分析。研究表明：温度和压力均会影响液压旋转接头间隙密封泄漏量。不同压力下间隙密封泄漏量随温度变化规律基本一致，随着压力增大泄漏量不断增大且压力与泄漏量之间呈线性变化规律。相同压力下不同温度范围泄漏量变化规律不同，以入口压力35 MPa为例，在-55 ℃～20 ℃温度区间内，随着温度的上升泄漏量不断增加；在20 ℃～110 ℃温度区间内，随着温度的上升泄漏量不断减少；温度大于110 ℃时，泄漏量随温度上升而减少的趋势越来越平缓。

关键词：航空液压旋转接头间隙密封泄漏量 Fluent仿真

小孔节流动静压混合式浮动环密封承载与泄漏特性分析

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推进技术 2022年第1期43卷 255-266页

作者：李锋周婕群拜云山刘占生李明海哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150000 中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳621999

为了解决传统浮动环密封存在的摩擦磨损问题,提出一种采用小孔节流的动静压混合式浮动环密封(HFRS)。核心是通过创新设计将密封介质从径向节流孔引入密封界面,使密封间隙内的流体膜同时具有静压和动压承载效应,显著提升浮动环密封承载... 详细信息

为了解决传统浮动环密封存在的摩擦磨损问题,提出一种采用小孔节流的动静压混合式浮动环密封(HFRS)。核心是通过创新设计将密封介质从径向节流孔引入密封界面,使密封间隙内的流体膜同时具有静压和动压承载效应,显著提升浮动环密封承载性能而不需要外部条件。为了研究其承载和泄漏特性,建立了考虑入口压力损失和节流孔影响的HFRS承载力模型和泄漏量计算方法。采用有限差分法(FDM)及数值迭代程序计算流场压力分布,并分析获得转速、偏心率和密封介质压力对承载力、刚度、偏位角和泄漏量的影响规律。与传统直孔式浮动环密封(FRS)对比,在典型工况(偏心率ε=0.5,转速Ω=2×10^(4)r/min)下,HFRS的承载力是FRS的2.53倍,且在低速甚至转速为零时HFRS仍具有较大的承载力,另一方面HFRS的泄漏量比FRS大5.4%。与FRS对比结果表明,HFRS的承载力显著提升,而泄漏量略有增大。

关键词：密封小孔节流流体膜压力分布承载力泄漏量

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贯通式袋型阻尼密封动力特性影响因素研究

热能动力工程 2022年第9期37卷 31-40页

作者：赵琳慧张万福秦鹏博李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了贯通式袋型阻尼密封(fully partitioned pocket damper seal,FPDS)三维数值模型,并研究密封齿数Nb、密封齿厚度b及主/副腔室长度比λ对密封动力与泄漏特性的影响。结果表明... 详细信息

采用计算流体力学(computational fluid dynamic,CFD)方法建立了贯通式袋型阻尼密封(fully partitioned pocket damper seal,FPDS)三维数值模型,并研究密封齿数Nb、密封齿厚度b及主/副腔室长度比λ对密封动力与泄漏特性的影响。结果表明:FPDS有效阻尼Ceff与直接刚度K的频率依赖性较高,直接阻尼C与交叉刚度k的频率依赖性较低且随着涡动频率的增加而降低;有效阻尼Ceff随齿数、密封齿厚度的增加而增大,而主/副腔室长度比对Ceff影响相对较小,在研究工况范围内,Nb=12时Ceff最高,较原始模型平均提高约12.69%,密封齿厚度b=5.048 mm时有效阻尼Ceff为原始模型的111%~138%,当主/副腔室长度比λ=5.1时有效阻尼Ceff仅为原始模型95%~105%;FPDS泄漏量随密封齿数减小而急剧增加,且主/副腔室长度比λ存在最佳值(λ=1)使密封泄漏性能最优,而密封齿厚度对密封泄漏量影响较小。

关键词：贯通式袋型阻尼密封计算流体力学有效阻尼动力特性泄漏量

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不同背压下蜂窝密封泄漏性能实验研究

热能动力工程 2023年第1期38卷 57-62,81页

作者：周庆辉张万福顾承璟潘渤上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 西安热工研究院有限公司陕西西安710054

蜂窝密封是减小透平机械工质泄漏的重要部件,本文设计并搭建了蜂窝密封泄漏实验装置,采用实验与理论相结合的方法,研究了背压阀门开度λ、转速及进口压力对蜂窝密封泄漏量的影响。结果表明:实验结果与理论计算吻合较好,相对误差在6%以内... 详细信息

蜂窝密封是减小透平机械工质泄漏的重要部件,本文设计并搭建了蜂窝密封泄漏实验装置,采用实验与理论相结合的方法,研究了背压阀门开度λ、转速及进口压力对蜂窝密封泄漏量的影响。结果表明:实验结果与理论计算吻合较好,相对误差在6%以内;在同一背压阀门开度下,密封泄漏量随着进口压力增大而增加,随着转速升高密封泄漏量几乎保持恒定;在进口压力和转速不变情况下,密封泄漏量随着背压阀门开度的增大而增加,当背压阀门开度λ=1时泄漏量达到峰值;与背压阀门开度λ=1相比较,当背压阀门开度λ=0时密封泄漏量最高可降低约15.9%。

关键词：蜂窝密封泄漏量背压进口压力