国家教育部博士点基金(20103317110002)
- 作品数：17 被引量：155H指数：9
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- 端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响被引量：15
- 2013年
- 考虑干气密封环端面微尺度效应及气膜的热黏效应,基于气体多变过程理论和气体润滑理论,对可压缩流体条件下的扩展平均雷诺方程进行修正,并应用有限元法进行求解;通过改变密封的操作参数,分析研究了端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响规律。结果表明,干气密封在正常工作状态下,压力的升高使气体滑移流和表面粗糙度之间的耦合效应减弱,对泄漏率有固定的影响。若量纲1膜厚Hs<3.5,应考虑表面粗糙度对密封性能的影响;当逆Knudsen数B≥21或Knudsen数Kn≤0.0476时,可忽略气体滑移流效应的影响;热黏效应和表面粗糙度能提高密封动压效应,降低泄漏率,而气体滑移流效应却使泄漏率增大,端面承载能力降低;在低速高压下,表面粗糙度比滑移流效应对密封性能的影响大;当外压po≥2.02MPa时,热黏效应在对密封性能影响中占主导地位。
- 许静彭旭东白少先李纪云王玉明
- 关键词：螺旋槽干气密封表面粗糙度
- 干式气体密封端面型槽仿生设计的相关性被引量：12
- 2014年
- 基于统计学原理和气体润滑理论,建立飞鸟翼翅外形结构特征与干式气体密封端面型槽特征两者的相关性数学模型,建立干式气体密封端面膜压控制方程;基于模糊数学知识提出界定端面型槽几何结构特征的隶属度参数及其计算表达式,并依据隶属度参数对干式气体密封进行分类;采用有限差分法求解密封端面膜压控制方程,获得了端面气膜刚度,对比分析飞鸟翼翅长短和宽窄与飞行速度之间的相关性及端面型槽长短和宽窄与不同运行转速下干式气体密封运行稳定性的相关性。结果表明:表征端面型槽或飞鸟翼翅的长短和宽窄程度与其运行或飞行速度之间呈中度正相关关系,即长翼翅的鸟类具有较好飞行稳定性,而细长翼翅的飞鸟具有更佳的高速飞行稳定性;相应地,长槽端面干式气体密封具有良好的运行稳定性,而细长槽则具有更好的高速运行稳定性。结果揭示了飞鸟生物模型和干式气体密封工程模型之间的相互关联规律,证明基于飞鸟翼翅外形结构特征的端面型槽仿生设计的可行性,为密封的仿生设计提供重要理论依据。
- 彭旭东江锦波白少先李纪云
- 关键词：仿生设计干气密封稳定性统计学
- 中低速下干气密封型槽仿生改进研究被引量：8
- 2014年
- 为解决干式气体端面密封在中低速或启动停车阶段密封性能不稳定的问题,在现有螺旋槽端面型槽结构的基础上借鉴仿生学设计方法提出了仿生多流通道螺旋槽干气密封端面结构.基于气体润滑理论模型,采用数值分析方法计算了气体端面气膜压力控制方程-雷诺方程,研究对比了普通螺旋槽和多流通道槽的端面压力分布.在改变操作参数和端面气膜厚度的条件下分析对比了普通螺旋槽和多流通道槽两种干气密封的开启力,泄漏率,刚度和刚漏比的变化规律,并研究了槽的通道数对密封性能的影响规律.结果表明:中低速下多流通道细长螺旋槽具有高的稳定性和好的密封性,汇流槽在增加密封稳定性的同时可降低泄漏率.
- 彭旭东张风云白少先李纪云
- 关键词：干气密封型槽仿生设计
- 倾斜微孔密封端面气体润滑动压效应实验研究被引量：7
- 2013年
- 对密封压力影响下倾斜微孔端面的气体润滑动压效应进行了实验研究,采用石墨动环和SiC静环配副实现旋转气体润滑。静环试件端面加工有与直径成一定倾斜角度的椭圆微孔,实验中对4种微孔端面的气体润滑膜厚度进行了测量,分析了密封压力和转速对气膜厚度的影响规律。结果表明:转速越高,气膜厚度越大,动压效应越强;密封压力越高,动压效应对膜厚的影响越小;双列倾斜微孔端面的动压效应优于单列倾斜微孔端面的动压效应。
- 白少先柏林清孟祥铠李纪云彭旭东
- 关键词：气体润滑动压效应
- 气体热黏效应对干气密封性能影响的数值分析被引量：12
- 2012年
- 基于气体多变过程理论和气体润滑理论,通过对雷诺方程的多变指数进行修正,建立了分析螺旋槽干气密封热黏效应的数学模型.采用有限元法对黏度对于干气密封性能的影响进行数值分析.结果表明多变指数和黏度越大、压力和温度越高,则干气密封的端面气膜承载能力越强;在高速或中、高压工况下,需考虑气体热黏效应对干气密封性能的影响;当端面平均气膜厚度大于2μm时,气体热黏效应对干气密封性能参数与气膜厚度关系的影响可以忽略不计.
- 许静彭旭东白少先孟祥铠李纪云
- 关键词：螺旋槽干气密封有限元法
- 高压干气密封扭转变形结构因素影响分析被引量：7
- 2014年
- 基于圆环理论以及气体润滑理论,以复杂截面机械密封环为研究对象,建立密封扭转变形无量纲分析模型;提出了干气密封端面膜压引起端面扭转变形的计算方法,并基于该法,采用多因素优化法研究密封环结构和辅助密封圈安放位置等因素对其扭转变形的影响规律,以期使结构影响规律化.结果表明:采用解析法与集中法计算膜压扭转变形是可行的;各结构参数对扭转变形的影响规律及程度不同;扭转角随台阶半径比π2、长度比π3、O型圈位置的长度比π5的增大而增大,随宽度比π4、内径ri的增大而减少;扭转角在π4≤3.5时随长宽比π1的增大而减小,当π4>3.5时,随π1的增大先增大后减小,在π1=2~3间形成最大值;π1值相比π2值,对扭转角影响不大;相比π1、π2、π3和π4的影响,ri和π5影响较小,相比密封结构,O型圈位置影响较小.
- 许静彭旭东白少先孟祥铠李纪云
- 关键词：干气密封
- 机械密封的扭转变形计算方法与影响因素被引量：8
- 2013年
- 针对机械密封环的典型结构,基于圆环理论,建立了密封环结构受力与变形的分析模型。采用圆环理论解析式和有限元法对密封环扭转变形进行了对比计算,分析了密封环的几何结构形状、几何结构尺寸和辅助密封圈的安放位置等因素对密封环扭转变形的影响规律。结果表明:采用理论解析法替代有限元法的计算方法是可行、有效的;复杂截面密封环的台阶长或宽各小于4mm时,均可直接忽略台阶对扭转变形的影响;辅助密封圈的安放位置和密封环结构形状对扭转变形量均具有重要影响;密封环尺寸在变化不大的前提下,其对扭转变形影响不大。研究结果完善了高压机械密封的设计理论与方法。
- 许静彭旭东白少先李纪云
- 关键词：机械密封解析法
- 基于质量守恒的LaserFace液体润滑机械密封数值分析被引量：20
- 2013年
- 针对传统Reynolds空化边界不能准确预测机械密封泄漏率的问题,采用JFO空化边界条件,建立了基于质量守恒的LaserFace液体润滑机械密封数学模型,采用流线迎风有限单元法求解润滑方程,对比分析了不同操作工况下4种不同端面型槽结构(普通端面、仅含引流槽端面、仅含回流槽端面、激光脸)的密封性能。结果表明:所建立数学模型可准确预测机械密封泄漏率,LaserFace端面在低速时易于打开,高速低压下回流槽具有明显回流泵送作用,LaserFace端面机械密封泄漏率显著低于仅含引流槽端面,摩擦系数小于普通端面,综合性能明显优于其他型槽结构。
- 唐飞翔孟祥铠李纪云彭旭东
- 关键词：机械密封空化质量守恒有限元
- 典型螺旋槽端面干式气体密封动压开启性能被引量：29
- 2013年
- 型槽端面干式气体密封的开启特性对密封的启动、停车和运行具有重要实际意义。基于气体混合润滑理论,考虑密封端面粗糙度效应和端面间气体滑移流效应,建立了干式气体密封的动压开启性能分析模型。开展了螺旋槽端面干式气体密封、带内环槽的螺旋槽端面干式气体密封和雁型槽端面干式气体密封等三种典型型槽端面干式气体密封的临界动压开启性能研究,数值分析了不同工况下三种型槽密封端面气膜压力分布,研究了环颈长比、环颈宽比、平衡比、弹簧比压和密封压力对临界开启转速、动压开启力比等开启性能参数的影响规律。结果表明:端面型槽的动压效应直接决定干式气体密封的临界开启转速,平衡比、弹簧比压对密封的动压开启性能影响较大,而环颈长比影响很小;在相同操作条件下,三种型槽端面密封相比较,雁型槽端面干式气体密封最易开启,带内环槽的螺旋槽端面干式气体密封次之,螺旋槽端面干式气体密封最难开启。
- 彭旭东刘坤白少先李纪云盛颂恩
- 关键词：型槽干气密封动压
- 仿鸟翼型双流通槽干气密封静压特性模拟被引量：3
- 2013年
- 针对螺旋槽干气密封在低速下端面开启力不足、稳定性差的问题,借鉴飞鸟翼翅形状中翼尖和翼翅后缘的翅槽结构与小翼羽结构,从仿生学角度提出一种双流通螺旋槽端面干气密封(SDGS)端面结构,其特征是在螺旋槽的基础上开设一个密封堰.基于气体润滑理论,建立了数值分析模型并定义了双流通S-DGS的主要几何参数.采用有限差分方法求解雷诺方程,研究了静压条件下几何参数对双流通S-DGS端面开启力、泄漏率、气膜刚度和刚漏比等密封性能参数的影响规律,并开展了双流通S-DGS的几何参数优化分析.结果表明:当密封堰周向宽度比0.4≤λ≤0.6,密封堰径向长度比0.6≤γ≤0.8,槽坝比2≤δ≤3,槽深5μm≤h g≤8μm,螺旋角15°≤α≤20°,槽堰比0.7≤η≤1.3时,双流通S-DGS具有最佳工作性能.研究结果为低速下干气密封的型槽设计提供了理论依据.
- 彭旭东张风云白少先李纪云
- 关键词：干气密封有限差分法
