波度端面機械密封有限元數(shù)值模擬.pdf

1、錐度端面加工有周向波度（Wavy-Tilt-Dam，縮寫為WTD）的機械密封為非接觸式機械密封形式的一種，被廣泛應用于潛艇艉軸密封等高壓、高轉速場合，其端面特有的周向波度和徑向錐度能夠產生流體動壓效應和靜壓效應。在實際運行過程中，由于受極端工況條件的影響，例如密封端面間潤滑液膜受粘性剪切作用使得密封環(huán)溫度上升，進而影響密封性能等，因此開展波度密封的理論設計具有十分重要的工程意義。
　　首先，本文基于流體潤滑理論，考慮流量連續(xù)的JF

2、O空化邊界條件，建立了WTD二維分析模型，采用SUPG有限單元法求解Reynolds方程，計算出相關密封性能參數(shù)（開啟力、泄漏率、摩擦系數(shù)、液膜剛度）并與Lebeck文獻進行對比分析，驗證了本文計算方法的正確性。在獲得潤滑液膜壓力分布的基礎上，研究了操作參數(shù)和幾何參數(shù)對密封性能的影響規(guī)律。結果表明當動環(huán)轉速較低時，WTD密封以流體靜壓效應為主;當轉速較大時（發(fā)生空化作用），密封動壓效應占主導。
　　其次，考慮WTD密封端面的粘性生

3、熱和潤滑液膜與密封環(huán)之間的熱傳導作用，建立了包括密封環(huán)和液膜在內的流固熱三維耦合模型，求解了雷諾方程、熱傳導方程和能量方程，研究了液膜膜厚、波數(shù)、波幅、壩寬比、轉速及密封壓力等參數(shù)對密封環(huán)溫度場和液膜溫度場分布規(guī)律的影響。結果表明:波度的存在對密封端面起到了冷卻作用;密封環(huán)溫度和液膜溫度隨著膜厚、波幅增大而降低，隨轉速、壩寬比增大而升高，波數(shù)和密封壓力對端面溫度的影響不大。
　　最后，在獲得潤滑液膜壓力分布和溫度場分布的基礎上，比