核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析

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1、第３３卷第２期摩擦学学报Ｖｏｌ３３Ｎｏ２２０１３年３月ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＭａｒ，２０１３核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析王小燕，孟祥铠，刘鑫，盛颂恩，彭旭东（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３１００３２）摘要：以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象，考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用，建立了密封组件三维多场耦合模型，结合有限差分法和有限单元法，采用数值迭代技术进行了耦合场的计算．研究了高压下密封端面变形的特点和规律，分析了密封压力对密封性能的影响作用．结果表明：密封环端面产生

2、径向收敛锥度和周向波度，高压侧密封深槽对密封端面周向波度的生成起重要作用，密封端面锥度的形成与密封环宏观结构密切相关．随密封压力的增大，密封端面收敛锥度和波度均增大，密封泄漏率增加，而端面摩擦系数减小．为在高压下形成较大的波度，建议将动压深槽加工在软质密封环端面上．关键词：核主泵；流体动压机械密封；有限元；密封性能；耦合模型中图分类号：ＴＨ１１７．３文献标志码：Ａ文章编号：１００４－０５９５（２０１３）０２－０１６９－０８ＣｏｕｐｌｉｎｇＭｏｄｅｌａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＨｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＭｅｃ

3、ｈａｎｉｃａｌＳｅａｌｆｏｒＲｅａｃｔｏｒＣｏｏｌａｎｔＰｕｍｐ，ＷＡＮＧＸｉａｏ－ｙａｎ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇ－ｋａｉＬＩＵＸｉｎ，ＳＨＥＮＧＳｏｎｇ－ｅｎ，ＰＥＮＧＸｕ－ｄｏｎｇ（（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＩｔｓＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆｍｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ，３１００３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｔｙｐｅｏｆｓｅｒｖｉｃ

4、ｅｄｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｉｎｒｅａｃｔｏｒｃｏｏｌａｎｔｐｕｍｐ，ａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｕｌｔｉ－ｆｉｅｌｄｃｏｕｐｌｉｎｇｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｆｏｒｓｅａｌａｓｓｅｍｂｌｙｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔａｋｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｎｄｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄｃｏｕｐｌｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｓｅａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｎｕｍｅ

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6、ｅａｌｅｎｄｆａｃｅｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｄｕｅｔｏａｆｆｅｃｔｉｏｎｏｆｓｅａｌｒｉｎｇｓｍａｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｅｘｉｓｔｅｎｃｅｏｆｄｅｅｐｈｙｄｒｏｐａｄｓ．Ｗｈｅｎｓｅａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｂｏｔｈｔｈｅｒａｄｉａｌｔａｐｅｒａｎｄｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｗａｖｅｏｎｓｅａｌｅｎｄｆａｃｅｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ；ａｎｄａｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｅａｋａｇｅｒａｔｅａｎｄａｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｆｒｉｃｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｂｅｔｗｅｅｎｓｅａｌｆａｃｅｓｗｅｒｅｓ

7、ｈｏｗｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｏｒｍａｌａｒｇｅｒｗａｖｅｕｎｄｅｒｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｉｔｉｓｓｕｇｇｅｓｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｅｐｈｙｄｒｏｐａｄｓａｒｅｍａｃｈｉｎｅｄｏｎｔｈｅｓｏｆｔｓｅａｌｒｉｎｇｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅａｃｔｏｒｃｏｏｌａｎｔｐｕｍｐ，ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌ，ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ，ｓｅａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｃｏｕｐｌｉｎｇｍｏｄｅｌＲｅｃｅｉｖｅｄ１３Ａｕｇｕｓｔ２０１２，ｒｅｖｉｓｅｄ２６Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２０１２，ａｃｃｅｐｔｅｄ５Ｄｅｃｅ

8、ｍｂｅｒ２０１２，ａｖａｉｌａｂｌｅｏｎｌｉｎｅ２８Ｍａｒｃｈ２０１３．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｅｎｇｘｋ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ，Ｔｅｌ：＋８６－５７１－８８３２０２９３．ＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｗａｓｓｕｐｐｏｒｔｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳ