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基于CFD的螺旋槽干气密封槽型参数的优化


第1 0卷 第 1 期  21 0 0年 3月   兰州石化职业技术 学院学报  Jun lo  a zo   erc e clC l g  f e h oo y o ra fL n h u P t h mia  ol eo  c n lg   o e T V0. O No 1 11  .  M a .,2 0 r 01   文 章 编 号 :6 2— 07 2 1 ) 1

0 0 1 7 4 6 (0 0 O — 04—0  4 基 于 C D的螺旋 槽 干气 密 封槽 型 参 数 的优化  F 富影杰  丁雪兴  , , 吴振宁  张  静  , ( .兰州理工大学 石油化工学院 , 1 甘肃 兰州 7 0 5 ;. 30 0 2 兰州理工大学 温州泵阀工程研究院 , 浙江 温州 35 0 ; 2 15  3 大庆输油气分公司 , . 黑龙江 大庆 13 5 ) 6 48  摘 要 :运 用 f et l n 软件 对不 同气膜厚 度 的螺旋槽 干 气 密封 内部微 间 隙三 维流 场进 行数 值  u 模 拟 , 到 它们流场 的压 力分 布 。通过 不 同厚 度 的 气膜 所 产 生的动 压 来 获得 它们 气膜推  得 力 , 利用 最小二乘 法则拟合 得 到 了气膜 推 力 关 于 气膜 厚度 的解 析 式 , 再 最后 求得 气膜 刚  度, 以最 大气膜刚度 为 目标 , 对螺 旋槽 的槽深 和螺 旋 角进行 了优化 。 结 果表 明 : 气膜 刚度  是 关 于气膜厚 度的 负指数 函数 ; 本例 中 , 在 当槽 深为 75 . m、 旋 角 为 7 。 螺 5 时气膜 刚度 最  大, 该优 化程序 为干 气密封 的优化设 计提供 理论 基础 。   关键 词 : 气密封 ; 干 螺旋槽 ; 气膜 刚度 ; F 最 小二 乘 法  C D; 中图分 类号 : Q 5 .  T 0 18 文献标识 码 :   A 干 气密 封是 目前 旋 转 机械 如 压缩 机 、 心 泵 轴  离 端 密封 中一 种 先 进 的非 接 触 密 封 装 置 J 目前 最  。 封系统 本身 的结 构 ,对 密封端 面 间 的气 膜稳 态流 场  分析 时 , 行 了如下 假设 : 进   常用 的端 面槽形是螺 旋线形,然而 , 在工程 实践  中, 有些 螺旋 槽 干气密封 并没发 挥 出它 的最 大优 势 ,   其 原 因主要 是槽形 几何参 数选 择不 合理 。为此 ,国  内外学 者 一 般 采 用 有 限元 法  、 验 测 量 法  实 及 近似解 析 法 ,来 获得 螺旋 槽 干气 密封 密 封 槽 内  7   气 体动压 分 布 、 膜 刚 度及 最佳 的螺旋 槽 几 何 参数  气 1 间隙内流体视为连续介质 , ) 端面间为完整的  流体膜 润滑 ;   2 润滑层 的热 状态 等温 ; )   3 气 体 分 子 与 密 封 表 面 牢 固 吸 附 ,无 相 对 滑  ) 移;   值。本文不同于他们的是: 应用基于有 限体积法的  l n 软件对不同气膜厚度的螺旋槽 干气密封内部  f et u 微 间隙三 维 流场进 行 数 值模 拟 , 到 它们 流 场 的压  得 力 分布 。通过 不 同厚 度 的气 膜所产 生 的动压来 获得  它们 气膜 推力 , 再利 用 最 d- 乘 法则 拟 合 得 到 了气  x 膜 推力关 于气 膜厚度 的解 析式 , 求得 气膜 刚度 , 最后   并

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