低温干气密封装置流固耦合有限元分析论文

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1、学位论文数据集中图分类号TB42学科分类号530．31论文编号1001020110654密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名扈中平学号2008000654获学位专业名称化工过程机械获学位专业代码080706课题来源其他项目研究方向干气密封论文题目低温干气密封装置流固耦合有限元分析关键词干气密封，流固耦合，热变形，有限元论文答辩日期2011．05．26宰论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师蔡纪宁高工北京化工大学化工过程机械评阅人1张秋翔高工北京化工大学化工过程机械评阅人2范德顺教授

2、北京化工大学化工过程机械答辩委员会主席钱才富教授北京化工大学化工过程机械全国锅炉压力容器答辩委员1陈朝晖高工化工过程机械标准化委员会答辩委员2张秋翔高工北京化工大学化工过程机械答辩委员3范德顺教授北京化工大学化工过程机械答辩委员4段成红副教授北京化工大学化工过程机械答辩委员5答辩委员6答辩委员7答辩委员8答辩委员9答辩委员10注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745—9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号

3、的后四位组成。摘要低温千气密封装置流固耦合有限元分析干气密封从其出现开始便受到极大的关注，以其密封泄漏量低、使用寿命长等显著优点应用在多种场合中。国内外的学者对干气密封进行了大量的研究中，主要集中研究干气密封间的气膜在各种结构参数与操作参数下的密封性能。但是，这些研究都是建立在大量假设的情况下进行的。由于气膜间的膜厚为微米级的，端面间任何微小的变形都会使膜厚产生变化，导致密封性能的变化。但是前人在计算时恰恰将密封环假设为刚性环，将密封环的变形忽略。实际上，密封端面间的气膜压力分布与密封环端面变形之间属于耦合的关系，两者相互影响，采用流固耦合的分析方法将

4、提高计算精度，以便更准确的模拟实际工况，指导工程设计。本文在密封端面间气膜模型的基础上，分析在考虑密封环变形时干气密封的性能参数变化；将密封环的变形分为热变形与力变形两种情况：对于力变形，应用Matlab软件编写干气密封流固耦合计算程序，求解耦合后干气密封的特性参数：研究了背部压力以及背部支撑高度对于密封环变形的影响，不同压力与转速对密封性能的影响。对于热变形，编写程序计算密封环内部的温度分布从而得到密封环的热变形。将热变形带入力变形的流固耦合程序，最终计算出干气密封在同时考虑热变形及力变形时的性能参数。另外，通过对不同压力、转速以及温差下的研究，得到

5、了密封环所受到的应力变化，分析在何种状态下应力过大而导致干气密封的失效。在一定程度上为干气密封的安全性给出了一个参照。因为本文针对干气密封结构进行建模，故相同或相似的密封结构都可以通过此程序来完成，程序具有一定的通用性。关键词：干气密封，流固耦合，热变形，有限元ⅡFSIFINITEELEMENTANALYSISoFDRYGASSEALINLOWTEMPERATUREABSTRACTThed巧gassealhasbeenpaidgreatlyattentionassoonasitappeared．Foritsdistinctadvantageaslowe

6、rleakage，longerlifetime，ithasbeenwidelyused．Therearemanyresearchesond可gassealathomeandabroad，whichmainlystudiedthesealingpe墒manceofthefilmindifrerentstructureparametersandsealingparameters．Thus，theyarebasedonhugesuppose．Wreknowthatthefilm’sthicknessismicron—size，anytinydefomatio

7、nbetweentheedgewillchangethefilm’sthicl(Iless，itwillalsochangethesealperfIomance．Peoplealwaysignorethedef．omationofthesealringsbecausetheysupposedeachsealringasarigid—ng．InfIact，thepressuredistributionofthefilmandthedefIonllationaI．ecoupledandtheyinnuencedeachother，analysiswilli

8、mproVetheaccuracyandmakethesimulatemorepreciset