非接触动密封螺旋槽气膜刚度数值模拟与分析.pdf

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1、l6FLUIDMACHINERYVo1．40，No．4，2012文章编号：1005—0329(2012)04—0016—05非接触动密封螺旋槽气膜刚度数值模拟与分析俞树荣，曹兴岩，丁雪兴，韩明君，张伟政(兰州理工大学，甘肃兰州730050)摘要：利用Solidworks软件对螺旋槽干气密封端面五种不同气膜厚度进行三维立体模型建模，采用FLUENT前处理功能对其进行网格划分。在特定工况下，利用Fluent流场计算软件对五种端面微尺度流场模型进行数值计算，求出压力沿径向分布和气膜厚度对应的开启力，基于最小二乘法原理基础上，求出开启力与厚度的五次多项式，在

2、对多项式关于气膜厚度求导，得出气膜刚度与气膜厚度的四次多项式。结果表明：气膜刚度随着气膜厚度的增大而减小，且随着气膜厚度的增加气膜刚度随厚度变化曲线趋于平稳，为了使干气密封长期安全、稳定的工作，端面气膜应有足够大的刚度。关键词：螺旋槽；多项式拟合；气膜刚度；气膜厚度；开启力中图分类号：TH113．1文章编号：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．04．005SimulationandAnalysisofGasFilmStifnemofNon-contactDynamicSealinSpiralGrooveYUShu-r

3、ong，CAOXing—yan，DINGXue—xing，HANMing-jun，ZHANGWei-zheng(LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Three—dimensionalmodelsofspiralgroovedrygassealwithfivedifferentgasfilmthicknesseswerebuiltbySolid—workssoftware，andallofthesefivemodelswerescreenedbyGambitsoftwar

4、e．Inspecificconditions，thefivekindsofmodelswerenumericallycalculatedbyFluentsoftwareandthepressuredistributionandgasfilmthrustwereobtained．Thepolynomialofopeningforceandfilmthicknesswereobtainedusingtheleastsquaresmethod．Polynomialsofgasfilmstiffnessandgasfilmthicknesswereobtai

5、nedthroughderivationoffilmthickness．Theresultshowsthatthegasfilmstifnessdecreaseswiththeincreaseofthefilmthickness．Inordertostabilizethedrygassealsystem，thegenerationofgasfilmwithenoughstiffnessisneces·sary·Keywords：spiralgroove；polynomialfitting；gasfilmstiffness；filmthickness；

6、openingforce1前言以其独特的性能和优点具有：低污染、低磨损、低泄漏和寿命长等优点，正逐渐替代迷宫密封、浮环干气密封是在气体润滑轴承的基础上发展起密封等传统密封形式。研究干气密封的流动理论来的，是目前石油化工行业旋转机械(如压缩机、及计算方法是国内外学者研究的热点和研究的难泵)密封中比较先进且密封效果较好的轴端密封点。通常对其研究主要采用有限元法和试验测量装置¨。在旋转环端表面上开一定螺旋角度的法来获得密封槽内部气体动压分布和对几何参数螺旋线槽，当动静环端面相对旋转时，在槽的根径的优化，然而对其动态方面研究较少。文献处将产生动压效果，使端面

7、流场的气膜产生足够[12，13]对螺旋槽干气密封润滑气膜的稳定性做大的刚度，从而使静环端面被打开，可减少密封环了分析，但无法给出其函数表达式，从而限制了其端面间的摩擦扭矩。从20世纪90年代初我国动态稳定性的进一步分析。引进第一套干气密封装置后，干气密封在国内迅气膜刚度是用来描述非接触密封工作稳定的速发展，特别是螺旋槽干气密封的应用与发展，它重要衡量标准。实际运行中，存在很多因素会造收稿日期：2011一【)7—2l修稿日期：2012—03—14基金项目：国家自然科学基金资助项目(50965010)；高等学校博士学科点专项科研基金项目(20096201

8、110001)2012年第40卷第4期流体机械17成密封失效，但主要还是密封动态特性较差的原的润滑为完整流体