基于弹流理论的深槽密封机制分析.pdf

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1、２０１６年４月润滑与密封Ａｐｒ?２０１６第４１卷第４期ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４１Ｎｏ?４ＤＯＩ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５４－０１５０?２０１６?０４?０１３∗基于弹流理论的深槽密封机制分析顾林峰孟祥铠李纪云彭旭东（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：使用半光滑牛顿法建立深槽密封弹流模型，模型将雷诺方程、空化方程、力平衡方程及变形方程同时纳入??牛顿迭代系统，使用Ｆｉｓｃｈｅｒ⁃Ｂｕｒｍｅｉｓｔｅｒ函数实现对润滑液膜空化区域的识别，通过一重循环迭代寻索到空

2、化区域并得??到端面膜厚及压力场分布，算法效率显著提升。通过该弹流模型对深槽密封作用机制进行研究，并对比分析Ｕ型槽、???矩形槽、圆弧槽３种型槽对密封性能的影响。结果表明：深槽密封端面周向较小的动力楔使得端面以非接触状态运??行；核主泵三级密封的密封特性接近，圆弧槽在仅考虑压力变形条件下动压效应微弱，且稳定运行时其最小膜厚远小????于Ｕ型槽及矩形槽。??关键词：深槽密封；半光滑牛顿法；弹流理论；动压效应中图分类号：ＴＨ１１７文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－０１５０（２０１６）０４－０６１－０６ＥｌａｓｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃＡｎａｌ

3、ｙｓｉｓｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｅａｌｓｗｉｔｈＤｅｅｐＧｒｏｏｖｅＧＵＬｉｎｆｅｎｇＭＥＮＧＸｉａｎｇＫａｉＬＩＪｉｙｕｎＰＥＮＧＸｕｄｏｎｇ（ＭＯＥＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＰｒｏｃｅｓｓＥｑｕｉｐｍｅｎｔａｎｄＩｔｓＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｅｍｉ⁃ｓｍｏｏｔｈＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｄｅｅｐ

4、ｇｒｏｏｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｗｉｔｈｅｌａｓｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ（ＥＨＤ）ｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｉｔｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｅｄＲｅｙｎｏｌｄｓｅｑｕａｔｉｏｎ，ｃａｖｉｔａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ，ｆｏｒｃｅｂａｌａｎｃｉｎｇｅ⁃ｑｕａｔｉｏｎａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｑｕａｔｉｏｎ．ＷｉｔｈｔｈｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｒｅａｏｆｌｕｂｒｉｃａｎｔｆｉｌｍｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄｂｙＦｉｓｃｈｅｒ⁃Ｂｕｒｍｅｉｓｔｅｒｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅＥＨＤｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌ

5、ｗａｓｓｏｌｖｅｄｂｙｏｎｌｙｏｎｅＮｅｗｔｏｎｉｔｅｒａｔｉｏｎｌｏｏｐｔｏｆｉｎｄｔｈｅｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｒｅａａｎｄｔｏａｃ⁃ｑｕｉｒｅｔｈｅｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｎｄｆａｃｅａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｔｈｅｍｅｃｈａ⁃ｎｉｓｍｏｆｄｅｅｐｇｒｏｏｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｗａｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｂｙｔｈｉｓＥＨＤｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｏｏｖｅｓｈａｐｅｓａｓＵ

6、，ｒｅｃｔａｎｇｌｅａｎｄａｒｃｇｒｏｏｖｅｓｏｎｔｈｅｓｅａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔｉｎｙｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｙｎａｍｉｃｗｅｄｇｅｏｎｔｈｅｓｅａｌｆａｃｅｈｅｌｐｓｔｈｅｄｅｅｐｇｒｏｏｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｗｏｒｋｉｎｇｉｎａｎｏｎ⁃ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅｓｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｎｕｃｌｅ⁃ａｒｐｕｍｐｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｓｈｏｗｓｉｍｉｌａｒｓｅａｌｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙ．Ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｇｒｏｏｖｅｓｈｏ

7、ｗｓｗｅａｋｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｅｃｔｉｆｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｍｅ⁃ｃｈａｎｉｃａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌｏｎｅ．ＴｈｅｍｉｎｉｍｕｍｆｉｌｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｇｒｏｏｖｅｉｓｆａｒｌｅｓｓｔｈａｎｔｈａｔｏｆＵａｎｄｒｅｃｔａｎｇｌｅｇｒｏｏｖｅｓｗｈｉｌｅｒｕｎｎｉｎｇｓｔａｂｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐｇｒｏｏｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌ；ｓｅｍｉ⁃ｓｍｏｏｔｈＮｅｗｔｏｎｍｅｔｈｏｄ；ｅｌａｓｔｏｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｔｈｅｏｒｙ；ｄｙｎａｍｉｃｅｆｆｅｃｔ［１］自ＭＡＹＥＲ提出密封端面开有

8、深槽结构的热流的理论模型并不完善，且数值计算流程较为繁琐。［２］体动力楔型机械密封以来，其优异的密封性能在高参ＫＥＹ等对矩形深槽端面机械密封进行了研究，采数领域获得了广泛的应用，