機械密封端面壓力場-溫度場數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、機械密封作為一種普遍應用的密封技術，在許多場合中密封各種流體，尤其在石油石化領域中應用最為廣泛，是各類機泵和其它旋轉設備中流體密封不可缺少的零部件。
　　機械密封在運行狀態(tài)下，端面間存在著極薄的（微米級）液體潤滑膜，這層極薄的液膜流動狀態(tài)影響機械密封端面的流場分布。在操作參數(shù)改變的情況下，液膜流動狀態(tài)會隨之改變并會引起泄漏量的變化及端面溫升等問題，這對機械密封性能影響很大。本文以常用的接觸式機械密封動靜環(huán)端面間隙液膜為研究對象，對

2、間隙液膜壓力場、溫度場進行了研究。首先本文采用CFD軟件FLUENT的前處理建模軟件GAMBIT建立了液膜三維模型，并進行網格劃分。在設定合理的邊界條件之后，模型導入FLUENT中對不同工況條件下液膜流場進行了數(shù)值模擬計算，并指出計算中需要注意的問題，計算得到端面液膜的壓力分布、速度分布、溫度分布、液膜受力及泄漏量等并分析了操作參數(shù)動靜環(huán)端面內外壓差、轉速改變對密封性能的影響規(guī)律。其次，本文利用機械密封實驗臺，對間隙液膜進行多點溫度，壓

3、力測量，得到溫度和壓力分布，最后將得到的數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬值進行了比較分析，驗證了數(shù)值模擬的準確性并找出實驗值與數(shù)值模擬值存在差別的原因。
　　經過數(shù)值模擬計算與實驗測量表明，工況參數(shù)壓差和主軸轉速對機械密封端面間隙間液膜壓力場及溫度場分布影響明顯。參數(shù)的改變會改變端面液膜的工況狀態(tài)、液膜厚度結構以及液膜與密封環(huán)之間的傳熱狀況，從而影響整個機械密封的工作性能。數(shù)值模擬和實驗并用研究機械密封摩擦副端面間液膜流場狀況對機械密封減少泄漏，降