干气密封端面气膜气体泄漏特性的数值模拟.pdf

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1、2013年3月润滑与密封Mar．2013第38卷第3期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．38No．3DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2013．03．016干气密封端面气膜气体泄漏特性的数值模拟艾俊峰王锁芳(1．南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210002；2．中国人民解放军91880部队山东胶州266200)摘要：为了解干气密封端面气膜气体泄漏特性，基于N—S方程、层流模型、SMIPLEC算法，在不同端面间隙和转速下，对于气密封端面流场进行数值模拟，考

2、察端面气体泄漏方向及泄漏量的变化情况。结果表明，气体泄漏量受密封面动环转速、气膜厚度、槽型的影响，通过合理降低转速，调整气膜厚度，选取槽型，可减少被密封气体泄漏量，使密封效果更好。关键词：干气密封；端面间隙；螺旋角；气体泄漏量中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：0254—0150(2013)3—065—6NumericalSimulationonLeakageCharacteristics0fDryGasSealAiJunfeng’WangSuofang(1．NanjingUniversit

3、yofAeronautics&Astronautics，NanjingJiangsu210002，China；2．Unit91880ofPLA，JiaozhouShandong266200，China)Abstract：TheleakagecharacteristicsofdrygassealwasstudiedthroughthenumericalsimulationbasedontheN—Sequation，laminarmodel，andSMIPLECmethod．Theleakageorien

4、tationandleakageratewereinvestigatedundervariousfaceclearancesandrotatingspeeds．Thenumericalsimulationresultsshowthatga8leakagerateisaffectedbyspeedofro—tatingseat，thicknessofgasfilm，groovetype．Throughreasonablereducingspeed，adjustingthethicknessofgasfi

5、lm，selec-tingpropergroove，thesealedgasleakageratecanbereduced，SOthatthebettersealingeffectcanbeobtained．Keywords：drygassea1．；clearanceoffilm；spiralangle；leakagerate干气密封即“干运转气体密封”因其可靠的性进行了部分参数优化，并对平底螺旋槽进行了实验研能，低的运转损耗，低的功耗，且能适应高温、高究；李双喜等对干式气体端面密封的开启特性进行压、

6、高速及各种强腐蚀性介质的恶劣环境，因此被广了研究；Bonneau等用有限单元法计算了螺旋槽气泛应用在石油、化工、冶金、航空等行业中。干气密体轴承和密封的性能；宋鹏云等用有限差分法对干封数值分析法，即利用数值分析的方法对干气密封理气密封(直线槽)进行了数值计算，并对槽形、槽论分析所建立的方程进行求解，属于气膜密封动力学数、槽深等影响密封端面流场的因素进行了分析；张分析方法中的非线性方法。总体上，求解N—S方程岳林等提出了一种变深T型槽结构并对其性能进的数值方法分为有限差分法、有限体积法和有限单元行了研究

7、；董华东等对双列燕尾槽干气密封端面流法，这三种方法在工程实际中被广泛采用。Lipschitz场进行了数值模拟；Miller等采用矩形网格单元和等¨分别采用有限单元和有限差分法计算了径向槽径向网格单元对螺旋槽气体机械密封进行了研究；胡干气密封的性能；王建荣等用有限元法计算了圆弧丹梅等对螺旋槽干气密封进行了有限元法计算；槽干气密封的特性；王美华等用三角单元法计算了彭旭东等研究了转速压力对T型槽干气密封槽型人字形槽机械密封端面间的压力场，得到了热变形及几何结构参数优选值的影响。力变形的结果；彭建等人采用有限

8、单元法计算了平以往对密封端面流场的数值计算过程中，普遍存底、斜底螺旋槽和径向槽3种气体密封的压力分布，在以下问题：(1)通常将计算区域简化成二维平面，难以真实地反映动环端面浅槽流体动压效应；收稿日期：2012—10—24作者简介：艾俊峰(1986一)，男，硕士研究生，研究方向为发(2)对控制方程简化过多，简化的编程和计算动机轴端密封．E—mail：cobra—a@163．COB．对计算结果的真实性有较大影响；70润滑与密封第38卷bearing[J]．T