基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究.pdf

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1、2012年第40卷第7期流体机械29文章编号：1005—0329(2012)07—0029—05基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究陈汇龙。刘彤，林清龙。刘玉辉。吴荣珍，刘志斌(江苏大学，江苏镇江212013)摘要：密封环的热力特性是影响接触式机械密封性能的关键问题。利用ANSYS软件，分别采用隔离法和整体法对接触式机械密封环温度场进行模拟，并与有关文献的实验结果进行比较、选择更准确的整体耦合法为模拟结果。在整体耦合求温度场的基础上，进行密封环热力耦合的计算和分析。研究表明：密封环变形随其材料的热膨胀系数的增大和导热系数的减小而增大，密封环最高温度和最

2、大变形出现在静环内径处。关键词：机械密封；温度场；ANSYS数值模拟；热力耦合中图分类号：TH136文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．07．007CouplingAnalysisofThermalStressonContactingMechanicalSealsBasedonANSYSCHENHui—long，LIUTong，LINQin—long，LIUYu—hui，WANGQiang，WURong—zheng，LIUZhi—bin(JiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu2120

3、13，China)Abstract：Thethermalpropertyofsealingringsisthekeypointofafectingthesealperformance．Thetemperaturefieldontingsofcontactingmechanicalsealswassimulated，accordingtosegregationmethodandintegralmethodbythesofiware-Ansys．Com—parewiththeexperimentalresultsofrelevantliteraturesandc

4、hoosemoreaccuratesimulatedresultswhicharegainedbyunitycouplingmethod．Thethermalstressonsealingringsonthebasisoftheunitycouplingtemperaturefieldwascalculatedandana-lyzed．Theresearchindicatesthatthetransformationofsealingringincreasesbytheincreasingofthecoeficientsofthermalexpan—sion

5、andthedecreasingofthecoeficientsofthermalconductivity．Themaximumtemperatureandthem~imumtransformationofsealingringswillbelocatedintheinnerdiameterofthestationaryring．Keywords：mechanicalseal；temperaturefield；ansysnumericalsimulation；couplingofthermalstress膜温度和密度为常数，给出了液膜与密封端面温1引言度的解

6、析解；彭旭东等介绍了一种计算端面平均温度的方法j。(2)试验法。宋亚东等用有限接触式机械密封工作时，端面摩擦产生的摩单元法求解了机械密封环的稳态温度场，并用自擦热将使摩擦副温度升高，从而产生一系列的问行设计的试验台对动、静环温度进行测量_4；彭题，如：当端面温度超过液体沸点时，端面间润滑旭东等用自行编制的程序计算了平行端面机械密膜会沸腾汽化而失去润滑作用甚至产生汽蚀破封的温度场，并用实验方法验证其准确性J。坏；当端面温度超过材料的使用温度时，密封环可(3)数值模拟法。R．P．Robinson_l用有限差分方能产生熔融和热裂等故障。因而，为了提高机械密封的性能

7、，保证密封稳定运转，对机械密封环的法计算了密封环的温度场；陈汇龙，彭正东，林清热状态进行研究是很有必要的。龙利用ANSYS计算了不同工况下某大型艉轴机热力的研究已成为当前及今后机械密封研究械密封环的温度场和应力场，得到了密封端面温的热点之一，国内外专家采用不同方法开展这方度和应力的变化规律'’；彭旭东等应用有限元面的研究，主要有：(1)解析法。Dumbrava假设液软件求解密封环在介质压力和摩擦热作用下的变收稿日期：2012—02—27修稿日期：2012—05—16基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏财教(2011)8号)30FLUIDMACHIN

8、ERYVo1．40，No．7，2012形问题，确定影