高参数波纹管机械密封摩擦副界面的热流固耦合研究

发布时间：2017-04-05 09:07

  本文关键词：高参数波纹管机械密封摩擦副界面的热流固耦合研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机械密封是动力机械和流体机械设备中非常重要的部件，在高参数、复杂工况条件下，密封腔压力和热流体会使摩擦副界面温升过高，从而造成摩擦副界面的轴向变形，摩擦副界面产生表面波度和径向锥度，摩擦副界面的热裂、非正常磨损以及摩擦副界面间的流体膜汽化等影响机械密封使用性能的问题。 本文首先对泵用机械密封的冲洗液入口位置和密封腔流场进行研究，通过对比分析不同冲洗液入口位置密封腔的速度矢量图，找到冲洗液入口的最佳冷却位置，同时对密封腔的温度、压力和涡量情况以及不同冲洗液入口速度和不同主轴转速对密封腔压力的影响进行了分析。其次通过耦合分析当中的热—结构方法研究摩擦副界面的热变形和力变形，，通过对密封环施加对流换热系数、热流密度等边界条件，得到密封环的温度分布情况，然后将求得的温度分布作为载荷施加到摩擦副界面动静环上进行结构分析，从而得到密封环的变形情况。最后对摩擦副界面和流体膜进行流固耦合分析，最终得到摩擦副界面间液膜压力分布、液膜开启力和密封环的应力应变情况。 通过对密封腔冲洗口位置和封腔流体动力特性、摩擦副界面的热—结构耦合以及密封环和液膜的流固耦合有限元分析，得到了最佳冲洗口位置，密封腔的压力、温度和涡量分布，摩擦副界面的热变形和力变形，液膜的动力特性和密封环的应力应变情况。
【关键词】：机械密封 摩擦副 流体膜 热流固耦合 计算流体力学
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH136;TH117
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 前言8-16
• 1.1 课题来源8
• 1.2 选题的研究背景与意义8-10
• 1.3 摩擦副界面热流固耦合研究现状10-14
• 1.3.1 机械密封环端面变形的研究10-11
• 1.3.2 机械密封环耦合分析研究11-13
• 1.3.3 动静压机械密封研究13-14
• 1.4 本论文的研究内容14-16
• 第二章 摩擦副界面热流固耦合基础16-31
• 2.1 机械密封热—固耦合计算16-20
• 2.1.1 应力与应变的基本方程16-17
• 2.1.2 机械密封摩擦副的温度17-19
• 2.1.3 固体中的热传导19-20
• 2.2 机械密封流—固耦合计算20-25
• 2.2.1 机械密封系统的动力学方程：20-22
• 2.2.2 机械密封流场力学控制方程22-25
• 2.3 机械密封热流固耦合计算25-31
• 2.3.1 流固控制方程25-27
• 2.3.2 热流固基本控制方程：27-28
• 2.3.3 热流固耦合的有限元分析28-31
• 第三章 机械密封腔的流场分析31-38
• 3.1 流体计算基本理论31-32
• 3.2 密封腔流场的数值建模32-33
• 3.3 流体模型的预处理33
• 3.4 数值计算及结果分析33-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 摩擦副界面的热—结构耦合分析38-48
• 4.1 热—结构耦合理论计算38-39
• 4.1.1 对流换热系数的计算38
• 4.1.2 热流密度的计算38-39
• 4.2 热—结构耦合计算结果39-46
• 4.2.1 密封环边界条件39-41
• 4.2.2 动环数值计算结果41-45
• 4.2.3 静环数值计算结果45-46
• 4.3 本章小结46-48
• 第五章 摩擦副界面的流固耦合分析48-57
• 5.1 流固耦合基本理论48-50
• 5.1.1 流体控制方程48-49
• 5.1.2 固体控制方程49
• 5.1.3 流固耦合方程49-50
• 5.2 流固耦合数值计算50-51
• 5.3 结果与分析51-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-59
• 6.1 总结57
• 6.2 创新点57-58
• 6.3 展望58-59
• 参考文献59-63
• 在读期间发表论文63-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：286825