VX金属密封圈热力耦合分析及密封特性研究

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1、中图分类号：TE952单位代码：11414学号：2013214518题目VX金属密封圈热力耦合分析及密封特性研究专业或领域机械工程研究方向机械设计及理论专业硕士生唐亚辉指导教师赵宏林教授现场导师李鸿涛高级工程师入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年4月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的

2、个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限0年，

3、解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要水下采油树与高压井口头连接处的密封是通过连接器内的VX金属密封圈实现的，是水下采油树关键密封部位之一。本文对高压井口连接器密封技术进行研究，分析在载荷和温度的双重作用下VX金属密封圈的密封性能。对水下井口密封部位热传导进行理论分析，建立了瞬态热传导的传热基本方程，介绍了瞬态热传导的有限单元法和直接积分法。介绍了水下井口密封部位热力耦合的有限元法，建立了能量守恒

4、方程。结合VX金属密封圈锥形密封的工作原理，推导了锥形密封的预紧接触应力和操作接触应力公式，推导了密封件的应力校核公式，定性分析了预压缩量、内压、自紧系数及接触面状态对锥形金属密封件密封性能的影响。对水下井口密封部位进行了数值模拟分析，得到了水下井口密封部位温度场分布、热应力分布以及预紧和操作状态过程下，VX金属密封圈应力分布。对水下井口密封部位进行了热力耦合数值模拟分析，获得了密封部位热力耦合的计算结果。结果表明温度场对密封件密封性能有影响，要避免井口温度过高的情况发生。为高温高压环境下水下井口密封研究提供了十分有价值的参考和借鉴。关键

5、词：水下采油树；VX金属密封圈；热传导；接触分析；热力耦合-II-ABSTRACTTheAnalysisonThermalCouplingandTheStudyonSealingCharacteristicsofVXmetalgasketABSTRACTThesealbetweensubseatreesandhighpressurewellheadisachievedbytheVXmetalgasketinsidetheconnector.Itisoneofthekeysealingpartstothesubseatrees.Inthis

6、paper,thesealingtechnologyofconnectorinthehighpressurewellheadisstudied.SealingperformanceofVXmetalgasketunderthedualroleofloadandtemperatureisanalyzed.Thispapergivesthetheoryanalysisofheatconductiononthepartofsubseawellhead,andestablishesthebasicequationsoftransientheatc

7、onduction,andintroducesthefiniteelementmethodandthedirectintegralmethodoftransientheatconduction.Paperalsointroducesthethermodynamiccouplingfiniteelementmethodofsubseawellheadsealingparts,andestablishestheenergyconservationequation.CombiningtheworkingprincipleoftheVXmetal

8、gasket,thepaperdeducestheformulaofpre-tighteningcontactstressandoperationcontactstress,anddeduce