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螺旋槽干气密封微尺度流动场的近似计算及其参数优化

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应用力学学报 2007年第3期24卷 425-428页

作者：丁雪兴陈德林张伟政俞树荣杜兆年兰州理工大学兰州730050

应用ph线性化方法、迭代法,近似求解了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程,求得了气体动压和速度分布的解析解。继而利用多目标优化方法构建了气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,并对该目标函数进行了近似求解,获得了最佳的螺旋槽... 详细信息

应用ph线性化方法、迭代法,近似求解了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程,求得了气体动压和速度分布的解析解。继而利用多目标优化方法构建了气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,并对该目标函数进行了近似求解,获得了最佳的螺旋槽几何参数值。

关键词：螺旋槽干气密封微尺度流动 ph线性化迭代法协调优化

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柱面螺旋槽干气密封微尺度流动场稳态近似计算

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应用力学学报 2018年第1期35卷 99-105页

作者：丁雪兴贺振泓张伟政陆俊杰苗春昊兰州理工大学石油化工学院兰州730050

针对高速、大振动等极端操作工况,提出一种新型柱面螺旋槽干气密封。基于此种干气密封结构特点,建立了考虑滑移边界条件下的微尺度效应稳态柱面雷诺方程,运用ph线性化方法、迭代法对雷诺方程进行近似求解,获得了气体压力的近似解析解,... 详细信息

针对高速、大振动等极端操作工况,提出一种新型柱面螺旋槽干气密封。基于此种干气密封结构特点,建立了考虑滑移边界条件下的微尺度效应稳态柱面雷诺方程,运用ph线性化方法、迭代法对雷诺方程进行近似求解,获得了气体压力的近似解析解,并运用MATLAB软件计算了特定工况下的气膜压力分布。分析了螺旋槽槽数、槽深、偏心率、密封宽度对气膜压力的影响。结果表明:柱面气膜压力先升高后降低,呈现类似抛物线的分布趋势,且在槽区-非槽区交界处出现压力波动;随着槽数和槽深的增加,气膜压力升高且峰值变化较大;随着偏心率的增大,气膜压力相应增大但峰值变化较小;密封宽度对气膜压力影响较小。

关键词：柱面螺旋槽干气密封 ph线性化结构参数稳态特性

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螺旋槽干气密封稳态微尺度流动场的动压计算

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兰州理工大学学报 2006年第6期32卷 72-75页

作者：张伟政俞树荣丁雪兴杜兆年兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

从N-S方程出发,推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程.应用ph线性化方法,将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程,引入复函数将复常数偏微分方程变为两个线性实常数微分方程组,并采用小参数迭代法进行求解,近似求得了螺旋... 详细信息

从N-S方程出发,推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程.应用ph线性化方法,将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程,引入复函数将复常数偏微分方程变为两个线性实常数微分方程组,并采用小参数迭代法进行求解,近似求得了螺旋槽内气体动压分布的解析解.与相应的实验数据对比,计算结果和实验结果基本符合,为有类似几何参数的干气密封的优化设计提供了参考.

关键词：螺旋槽干气密封雷诺方程 ph线性化迭代法动压计算

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柱面螺旋槽干气密封稳态流场特性研究

柱面螺旋槽干气密封稳态流场特性研究

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作者：贺振泓兰州理工大学

学位级别：硕士

在形式多样的非接触式密封中,干气密封作为一种新型的、先进的轴端密封,因其优良的密封性能、较长的使用寿命和运行过程中的低磨损量,在旋转流体机械中得到了广泛的应用。近年来,随着流体机械不断向高温、高速、高压的方向发展,对于旋... 详细信息

在形式多样的非接触式密封中,干气密封作为一种新型的、先进的轴端密封,因其优良的密封性能、较长的使用寿命和运行过程中的低磨损量,在旋转流体机械中得到了广泛的应用。近年来,随着流体机械不断向高温、高速、高压的方向发展,对于旋转机械的轴端密封也就提出了更高的要求。本文针对烟气轮机和燃气轮机高温大振幅的工况特性,提出了一种能适应这种工况的柱面螺旋槽干气密封。主要研究了柱面气膜的压力分布以及柱面密封的稳态特性。本文根据柱面螺旋槽密封的特点,建立了考虑滑移边界条件下的稳态柱面雷诺方程。在相关文献的基础上,建立了含有螺旋槽结构参数的气膜厚度函数关系式。在膜厚方程和压力边界条件的控制下,利用ph线性化和小参数迭代等数学方法,求解出了柱面螺旋槽气膜压力分布的函数近似解析解。通过MATLAB软件进行编程,获得了在特定工况下柱面气膜的三维压力分布情况,并对指定工况下的柱面螺旋槽密封稳态特性进行了求解,获得了柱面螺旋槽密封的气膜浮升力、密封泄漏量和摩擦转矩等参数的大小。同时,计算了偏心率存在情况下,无螺旋槽柱面密封和无偏心率存在情况下,螺旋槽柱面密封的压力分布和稳态特性,并与柱面螺旋槽干气密封计算结果进行对比分析。在上述基础上,针对不同的螺旋槽参数和工况参数,分析了气膜压力分布与螺旋槽槽数、槽深、偏心率和密封宽度之间的变化规律。同时,也讨论了不同结构工况参数下,气膜浮升力、密封泄漏量和摩擦转矩的变化规律。通过综合以上研究分析结果,提出了部分优化的螺旋槽结构参数。结果表明:槽数、槽深、偏心率的增大,都会导致压力峰值逐渐增大;而密封宽度对压力峰值影响不大。在不同偏心率下,槽数的变化对气膜浮升力的影响不明显,但是会导致摩擦转矩的升高,泄漏量会下降至稳定值。随着槽深的增加,气膜浮升力下降,泄漏量和摩擦转矩都增加。随着密封宽度的增加,气膜浮升力变大,泄漏量减小。螺旋角的增加使得气膜浮升力下降,摩擦转矩和泄漏量上升。推荐了优化槽数为12～18,密封宽度为0.03～0.045m,螺旋角为40°0°。对后续的理论研究和工程应用提供了一定的依据和参考。

关键词：柱面螺旋槽干气密封 ph线性化压力分布稳态特性

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