核主泵用流體靜壓型機(jī)械密封多場(chǎng)耦合模型與性能分析.pdf

1、端面開收斂錐度的流體靜壓型機(jī)械密封是核主泵主軸密封的一種典型密封型式，其穩(wěn)定性和可靠性嚴(yán)重影響了主泵的長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)計(jì)難度較高。目前國(guó)外此類產(chǎn)品的相關(guān)技術(shù)已十分成熟，而我國(guó)尚不具備其設(shè)計(jì)加工能力。由于密封組件在超高壓工況下運(yùn)行，密封端面的熱力耦合變形和流體靜壓潤(rùn)滑作用對(duì)密封性能的具有重要的影響作用；且組件之間的非線性接觸問(wèn)題的存在，使得密封環(huán)端面的變形分析變得相對(duì)困難。針對(duì)此問(wèn)題，論文開展了如下幾方面的研究，以期為此類流體靜壓型

2、機(jī)械密封的設(shè)計(jì)提供技術(shù)指導(dǎo)：
　　 首先，考慮密封環(huán)組件(密封環(huán)、密封環(huán)座、夾緊環(huán)、輔助O型圈等)之間的非線性接觸作用，采用商業(yè)有限元軟件建立了動(dòng)、靜密封環(huán)組件的有限元軸對(duì)稱分析模型，得到了不同密封壓力下動(dòng)、靜密封環(huán)在復(fù)雜作用關(guān)系綜合影響下的非線性位移約束邊界條件，為后續(xù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)密封性能奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次，以密封動(dòng)靜環(huán)和流體潤(rùn)滑膜為研究對(duì)象，考慮潤(rùn)滑液膜的粘溫粘壓效應(yīng)和密封端面的熱力變形，建立了二維軸對(duì)稱流固熱力多

3、場(chǎng)耦合模型，引入上述位移約束邊界條件，采用迭代算法交叉運(yùn)用有限差分法和有限單元法分別求解潤(rùn)滑方程、能量方程、熱傳導(dǎo)方程和變形方程等控制方程。
　　 最后，基于所建立的流固熱多場(chǎng)耦合模型，對(duì)密封性能進(jìn)行了參數(shù)化研究，分析了密封環(huán)底邊輔助0型密封圈位置、螺釘力、平衡比、端面錐角結(jié)構(gòu)、密封壓力等對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明，位移約束邊界條件對(duì)密封性能有顯著影響；液膜與密封環(huán)端面粘性剪切產(chǎn)生的熱量主要由泄漏液體帶走，壓力變形較熱變形對(duì)端面