基于CFD的微孔端面機械密封流場分析及性能研究.pdf

1、激光加工微孔端面機械密封是一種新型密封,它是在普通機械密封的端面上加工出微米級的小坑孔,能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸,具有良好的潤滑性能和密封性能。然而,目前對激光加工微孔端面機械密封的CFD數(shù)值模擬研究少有文獻報道。本文通過Pro ENGINEER軟件建立微孔端面間液膜的三維立體模型,采用Fluent軟件對微孔端面間特定工況下的內(nèi)部微間隙三維流場進行數(shù)值模擬,獲得在給定工況下流場的壓力分布、速度分布以及泄漏量等密封性能參數(shù)數(shù)值,并分析不同微孔深徑比

2、ε和三種不同類型微孔對其密封性能參數(shù)的影響規(guī)律,得到微孔深徑比ε的最佳值和微孔類型的最佳選擇。與此同時,進一步通過FLUENT計算出液膜開啟力,得出液膜厚度與開啟力的關(guān)系,最后計算并分析了剛度與液膜厚度的關(guān)系,獲得最佳的微孔結(jié)構(gòu)參數(shù)值。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 ⑴應(yīng)用Pro ENGINEER軟件建立微孔端面間液膜的三維立體模型,根據(jù)假設(shè),一個孔欄上的液膜壓力分布可表征整個密封面上的液膜壓力。Gambit軟件對模型進行劃分網(wǎng)

3、格,Fluent軟件對微孔端面間特定工況下的內(nèi)部微間隙三維流場進行數(shù)值模擬,得到了流場的壓力分布、速度分布以及泄漏量。
　　 ⑵在對微孔端面間特定工況下,通過改變微孔深徑比ε再次模擬,得到了不同參數(shù)下流場所對應(yīng)的壓力分布,速度分布及泄漏量,并分析了在同一液膜厚度的情況下,微孔深徑比ε對端面機械密封性能的影響。
　　 ⑶應(yīng)用Pro ENGINEER軟件分別建立了柱形面,錐形面,球缺形三種不同類型微孔端面間液膜的三維立體模型

4、,在特定工況下,Fluent軟件對微孔端面間的內(nèi)部微間隙三維流場進行數(shù)值模擬,由此得到了三種流場的壓力分布、速度分布以及泄漏量,并分析了在同一液膜厚度的情況下,同一微孔深徑比ε情況下三種不同型面微孔對端面機械密封性能的影響,得出最佳微孔類型。
　　 ⑷通過FLUENT計算出液膜開啟力,得出液膜厚度與開啟力的關(guān)系,最后計算并分析了剛度與液膜厚度的關(guān)系,結(jié)果表明：密封開啟力和液膜剛度隨著非孔區(qū)膜厚增大而下降,在較大的膜厚范圍內(nèi)均有較