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油气两相工况下端面密封流场特性分析

润滑与密封 2024年

作者：崔博文丁雪兴徐洁力宁司佳鑫兰州理工大学石油化工学院中国航发湖南动力机械研究所

通过研究油气两相工况下，螺旋槽的几何设计对微尺度密封流场的影响，旨在为端面密封技术的优化提供理论依据。选取具有代表性的螺旋槽形状，构建了精准的三维薄膜模型，并利用ICEM软件进行细致的网格划分。随后，通过Fluent软件模拟仿... 详细信息

通过研究油气两相工况下，螺旋槽的几何设计对微尺度密封流场的影响，旨在为端面密封技术的优化提供理论依据。选取具有代表性的螺旋槽形状，构建了精准的三维薄膜模型，并利用ICEM软件进行细致的网格划分。随后，通过Fluent软件模拟仿真，重点分析了不同工况和结构参数对密封性能的作用。研究发现：槽深与膜厚是影响密封特性的关键因素：随着转速和进口压力的提升，薄膜的开启力及泄漏率均呈增长趋势。特别是当膜厚从7μm起增加时，泄漏率的增速显著；而槽深的增加则导致开启力先升后降，且在达到7μm后出现转折，泄漏率持续上升。因此，通过调整至适宜的槽型参数，如将膜厚控制在3-5μm，槽深小于7μm，可有效提升干气密封的整体性能。推荐在可行的调节范围内适度提高转速和进口压力，以获得更佳的密封效果。

关键词：油气两相干气密封螺旋槽仿真模拟密封性能

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超高速干气密封微织构气膜润滑特性研究

流体机械 2024年第3期52卷 24-32页

作者：刘暅豪丁雪兴徐洁丁俊华张志敏兰州理工大学石油化工学院兰州730050

针对航天航空领域,设备超高速、高压运转,干气密封稳定性问题,依据槽型织构优化设计,提出一种槽底微织构螺旋槽干气密封结构,以解决密封在超高速旋转过程中气膜稳定性问题。基于气体润滑理论,建模、划分网格,再导入FLUENT软件对流场进... 详细信息

针对航天航空领域,设备超高速、高压运转,干气密封稳定性问题,依据槽型织构优化设计,提出一种槽底微织构螺旋槽干气密封结构,以解决密封在超高速旋转过程中气膜稳定性问题。基于气体润滑理论,建模、划分网格,再导入FLUENT软件对流场进行仿真模拟;改变工况参数和槽型结构参数后,在超高速、高压工况下,相比于普通螺旋槽,槽底微织构螺旋槽干气密封的动压效果有显著提升。结果表明,槽深h_(g)=6μm,膜厚h_(0)=2μm,微织构槽深δ=2μm、微织构槽宽取3.97 mm,微织构槽位于螺旋槽底中间位置时,槽底微织构螺旋槽相比于普通螺旋槽可产生明显的动压效应。

关键词：槽底微织构螺旋槽干气密封超高速动压效应

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螺旋槽上游泵送机械密封性能影响因素分析

润滑与密封 2000年第3期25卷 50-53页

作者：宋鹏云昆明理工大学生物与化学工程学院装控系 650224

用解析方法分析了对上游泵送机械密封性能影响的操作因素和结构因素。边界压力、介质粘度、轴转速、非槽区液膜厚度等操作参数对密封性能有重要影响；开槽深度和螺旋角等结构参数对密封性能有重要影响。

关键词：机械密封上游泵送影响因素密封性能螺旋槽

干气密封单向螺旋槽及其衍生结构功能演变进展

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化工学报 2017年第4期68卷 1271-1281页

作者：彭旭东宗聪江锦波浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心浙江杭州310014

螺旋槽干气密封(S-DGS)是一种典型的非接触式机械密封,在中高速旋转机泵的轴端密封装置中已得到广泛应用。本文对螺旋槽及不同型线单向螺旋槽DGS的研究现状进行了总结,系统归纳分析了为改善不同工况条件下DGS的气膜稳定性、密封性、耐... 详细信息

螺旋槽干气密封(S-DGS)是一种典型的非接触式机械密封,在中高速旋转机泵的轴端密封装置中已得到广泛应用。本文对螺旋槽及不同型线单向螺旋槽DGS的研究现状进行了总结,系统归纳分析了为改善不同工况条件下DGS的气膜稳定性、密封性、耐磨性和疏水特性而演化出的各种螺旋槽衍生结构,并根据其功能特性将其归类为高速提稳型、高速减漏型、低速提稳型和疏水耐磨型4类型槽。指出进一步提高S-DGS在高速高压条件下的气膜稳定性和密封性、低速低压条件下的快速开启特性和气膜稳定性,以及超疏水、强耐磨型螺旋槽端面结构的仿生设计是未来研究的重点和热点,也是拓宽DGS应用领域、提高其工作可靠性和使用寿命的关键所在。

关键词：螺旋槽干气密封优化设计稳定性表面

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环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面设计及修正方法

北京航空航天大学学报 2018年第9期44卷 1878-1887页

作者：杨杰李海涛芮成杰董学朱中国农业大学工学院北京100083 现代农装优化设计北京市重点实验室北京100083

为提高环面蜗轮滚刀的切削性能及滚齿效率,将滚刀的容屑槽设计成螺旋槽,减小刀齿两侧前角的绝对值,均衡两侧刃的切削条件。根据齿轮啮合理论和环面蜗杆成形原理,以滚刀基本蜗杆分度环面螺旋线的导程角和前刀面曲线的导程角互余为依据,... 详细信息

为提高环面蜗轮滚刀的切削性能及滚齿效率,将滚刀的容屑槽设计成螺旋槽,减小刀齿两侧前角的绝对值,均衡两侧刃的切削条件。根据齿轮啮合理论和环面蜗杆成形原理,以滚刀基本蜗杆分度环面螺旋线的导程角和前刀面曲线的导程角互余为依据,提出一种由圆柱产形面变传动比展成环面蜗轮滚刀螺旋槽前刀面的方法;计算得到滚刀分度环面处的前角近似为0°,而刀齿左侧的前角从齿顶到齿根由正值变为负值,右侧前角从齿顶到齿根由负值变为正值,并且正前角和负前角的绝对值较大。进一步对滚刀前刀面进行修正,将修正后的滚刀模型导入VERICUT软件中,测量其前角,验证设计方法的正确性。结果表明,该方法能够解决滚刀两侧前角绝对值较大的问题,各刀齿左右两侧的前角控制在-0. 6°~0. 5°之间。

关键词：环面蜗轮滚刀螺旋槽前角圆柱产形面 VERICUT

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基于二阶滑移边界的螺旋槽干气密封协调优化

中国石油大学学报（自然科学版） 2012年第3期36卷 140-145页

作者：丁雪兴蒲军军韩明君张伟政俞树荣兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 兰州理工大学理学院甘肃兰州730050

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力和气膜刚度的近似解析式。利用多目标优化方法构建气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,对该目标函数进行近似求解,获... 详细信息

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力和气膜刚度的近似解析式。利用多目标优化方法构建气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,对该目标函数进行近似求解,获得最佳的螺旋槽几何参数值。利用Maple程序计算不同介质压力和转速下的气膜刚度、泄漏量并与试验值进行对比。结果表明,几何参数优化的干气密封样机测试结果与理论计算结果误差较小,运用二阶非线性滑移边界条件计算出的理论值具有较好的精度。

关键词：螺旋槽干气密封非线性滑移边界 Maple程序优化

基于有限元法不同螺旋槽橡胶艉轴承静态接触分析

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船舶力学 2015年第1期19卷 106-114页

作者：律辉王优强刘昺丽卢宪玖青岛理工大学机械工程学院山东青岛266033

针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件ANSYS进行静态接触仿真分析,并用经典Hertz接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接... 详细信息

针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件ANSYS进行静态接触仿真分析,并用经典Hertz接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接触状况影响规律。结果表明,不同螺旋槽数在不同载荷条件下对艉轴承的最大接触应力和最大负Y向位移影响较大,对艉轴承最大接触渗透值的影响甚小;90°螺旋槽艉轴承在各不同载荷时的最大接触应力和最大正Y向位移均相对最小。

关键词：有限元法螺旋槽艉轴承接触分析

考虑空化效应的螺旋槽机械密封液膜动力学特性研究

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摩擦学学报 2019年第2期39卷 171-180页

作者：孟祥铠江莹莹赵文静江锦波彭旭东浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310032

考虑液膜空化效应的影响,研究螺旋槽液体润滑机械密封的动力学特性.基于液体润滑理论和小扰动法,建立了考虑液膜空化的密封微扰膜压控制方程,采用有限单元法对端面液膜三自由度微扰下的液膜刚度和阻尼系数进行了数值求解,分析了不同参... 详细信息

考虑液膜空化效应的影响,研究螺旋槽液体润滑机械密封的动力学特性.基于液体润滑理论和小扰动法,建立了考虑液膜空化的密封微扰膜压控制方程,采用有限单元法对端面液膜三自由度微扰下的液膜刚度和阻尼系数进行了数值求解,分析了不同参数对液膜密封动力系数的影响.螺旋槽深度在10μm左右、槽坝比在0.75左右、槽宽比在0.4左右,螺旋角在9°左右时液膜具有最大的轴向和角向刚度系数.螺旋槽深度在5μm左右、槽宽比在0.6左右、螺旋角在20°左右时,两角向交叉阻尼绝对值最大.初始偏角的存在使密封压力呈现非对称性,从而使两角向动力系数绝对值不再相等.液膜轴向刚度kzz在数量级上远大于其余液膜刚度值,液膜轴向阻尼d_(zz)、角向阻尼d_(αα)和d_(ββ)远大于液膜其余阻尼值且随着转速和间隙的增大而减小.

关键词：空化螺旋槽小扰动法有限单元法动力系数

基于二阶滑移边界的螺旋槽干气密封气膜刚度计算与分析

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机械工程学报 2011年第23期47卷 119-124页

作者：丁雪兴蒲军军韩明君张伟政俞树荣兰州理工大学石油化工学院兰州730050 兰州理工大学理学院兰州730050

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力的近似解析式,继而对其进行气膜厚度的求导,得到气膜刚度的近似解析式。并利用Maple程序计算不同转速和压力下的... 详细信息

应用二阶非线性滑移边界条件推导出修正的广义雷诺方程,并用PH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜推力的近似解析式,继而对其进行气膜厚度的求导,得到气膜刚度的近似解析式。并利用Maple程序计算不同转速和压力下的气膜刚度数值,并与一阶线性滑移边界条件下的气膜刚度和试验数值进行对比。结果表明:随着气膜厚度的增加,二阶非线性滑移边界条件下的气膜刚度随之减小,且呈非线性关系;随着介质压力、转速的增加,气膜刚度也随之增加,且呈线性关系;二阶非线性滑移边界条件下的气膜刚度数值比一阶线性滑移边界条件下的气膜刚度数值更接近试验数值,其计算精度较高,特别是在低速、低压工况下更加明显。因此在低速低压釜用轴端干气密封中将应用二阶速度滑移条件下的流体力学理论来进行优化设计,指导工程应用。

关键词：螺旋槽干气密封非线性滑移边界气膜刚度 Maple程序