典型螺旋槽端面干氣密封開啟性能研究.pdf

1、螺旋槽端面干氣密封(Spiralgroovedrygasseal，縮寫為S-DGS)因其在高速下氣膜剛度大、運(yùn)行穩(wěn)定而被廣泛應(yīng)用于高速離心壓縮機(jī)、膨脹機(jī)及透平機(jī)等多種高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中，但因普通S-DGS在低速低壓工況下仍存在開啟力不足、端面開啟困難的問題，嚴(yán)重制約了干氣密封在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的推廣應(yīng)用。因此，本論文針對(duì)三種具有相同螺旋型線但型槽各異的典型S-DGS在低速低壓工況下的開啟問題開展理論與實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)提升S-DGS的開啟性能以及完善低

2、速低壓下S-DGS的設(shè)計(jì)理論，都具有重要意義。
　　 首先，基于氣體混合潤滑理論，考慮密封端面粗糙度效應(yīng)和端面間氣體滑移流效應(yīng)，建立了典型螺旋型線型槽端面S-DGS開啟性能的理論分析模型，定義了典型螺旋槽端面的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)與開啟性能參數(shù)，并與相關(guān)文獻(xiàn)值進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文所建理論模型和采用的求解方法正確可靠，可保證計(jì)算結(jié)果的合理性。
　　 其次，針對(duì)螺旋槽、雁型槽和帶內(nèi)環(huán)槽的螺旋槽三種具有相同螺旋型線但型槽各異

3、的典型S-DGS，開展了動(dòng)壓開啟性能的研究。通過分析典型螺旋槽端面在不同工況下的氣膜壓力分布，研究了端面幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)、密封介質(zhì)壓力、平衡比與彈簧比壓對(duì)干氣密封動(dòng)壓開啟性能的影響，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，型槽結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別對(duì)干氣密封端面氣膜壓力分布產(chǎn)生較大影響，平衡比、彈簧比壓和密封壓力對(duì)干氣密封的動(dòng)壓開啟性能影響較大;在相同工況下，雁型槽相對(duì)其他兩種型槽具有更為優(yōu)異的開啟性能。
　　 最后，在等深螺旋槽的基礎(chǔ)上對(duì)槽底結(jié)構(gòu)進(jìn)行

4、變深優(yōu)化，提出了收斂型錐度、收斂型階梯、發(fā)散型錐度和發(fā)散性階梯四種槽底變深結(jié)構(gòu)，并與等深槽的開啟性能進(jìn)行了對(duì)比研究。結(jié)果表明，在低速低壓工況下，槽底變深結(jié)構(gòu)可提高型槽端面氣膜承載力和開啟穩(wěn)定性，槽底階梯變深結(jié)構(gòu)與槽底線性漸變結(jié)構(gòu)具有十分相似的開啟性能。
　　 本論文通過對(duì)典型S-DGS端面開啟性能的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步完善了低速低壓下DGS的設(shè)計(jì)理論，對(duì)于擴(kuò)大典型S-DGS在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍、指導(dǎo)低速低壓工況下S-DG