泵用不可压缩流体密封刚度系数分析-哈尔滨工程大学学报.PDF

第３５卷第３期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 哈　 尔　 滨　 工　 程　 大　 学　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｖｏｌ．３５ №．３ ２０１４年３月　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｍａｒ．２０１４ 泵用不可压缩流体密封刚度系数分析 １ １ １ ２ 张盟 ，王晓放 ，徐胜利 ，万学丽 （１． 大连理工大学 能源与动力学院，辽宁 大连 １１６０２３；２． 大连深蓝泵业有限公司，辽宁 大连 １１６０３１） 摘　 要：针对不可压缩流体密封弹性支承的问题，分析了负刚度产生的原因。 选用三维流动模型，数值求解Ｎａｖｉｅｒ⁃Ｓｔｏｋｅｓ 方程。 采用ｋ⁃ε湍流模型，计算ＬＮＧ泵的节流衬套和口环密封的动力特性系数，分析在ＬＮＧ泵不同转速工况下，不可压 缩流体密封的动特性变化，并与２倍间隙密封的动特性相比较。 模拟了密封腔内部流场，通过分析比较密封圆周上压力 和速度分布，研究等截面环形产生负直接刚度的原因和影响因素。 研究结果表明：等截面环形密封和槽道式密封的１倍 间隙直接刚度小于２倍间隙，１倍间隙交叉刚度大于２倍间隙，密封磨损后稳定性反而提高；转速升高使等截面环形密封 和槽道式密封的直接刚度下降，交叉刚度增大，造成稳定性下降；等截面环形小间隙密封，在高转速工况下容易产生负直 接刚度，影响转子的稳定性，工程上建议采用槽道式密封控制不可压缩流体泄漏。 关键词：动力特性；不可压缩流体密封；负直接刚度；密封腔 ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０１０２６ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：／ ／ ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ ｋｃｍｓ／ ｄｏｉ／ １０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃７０４３．２０１３０１０２６．ｈｔｍｌ 中图分类号：ＴＢ４２　 文献标志码：Ａ　 文章编号：１００６⁃７０４３（２０１４）０３⁃０３４７⁃０６ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ ｓｅａｌ ｉｎ ｐｕｍｐ １ １ １ ２ ＺＨＡＮＧ Ｍｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏｆａｎｇ ，ＸＵ Ｓｈｅｎｇｌｉ ，ＷＡＮ Ｘｕｅｌｉ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １１６０２３，Ｃｈｉｎａ；２．ＤａｌｉａｎＤｅｅｐＢｌｕｅＰｕｍｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．，Ｄａｌｉａｎ １１６０３１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ ｓｅａｌ，ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｗａｓ ａｎａ⁃ ｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｏｔｏｒ ｄｙｎａｍｉｃｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｉｎｔｈｅｎｅｃｋｂｕｓｈａｎｄｔｈｅｒｉｎｇｓｅａｌｉｎｔｈｅＬＮＧｐｕｍｐｗｅｒｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙ ｅｍｐｌｏ⁃ ｙｉｎｇ ｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅκ⁃εｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｈｅ Ｎａｖｉｅｒ⁃Ｓｔｏｋｅｓ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ ｓｅａｌｓｏｖｅｒ ａ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｓｐｅｅｄｓａｎｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｍｉｎａｌ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｔｗｉｃｅ ｃｌｅａｒａｎｃｅ ｓｅａｌｓ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｍｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ ｆｌｏｗ，ａｓｗｅｌｌ ａｓ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｄｉｓｔ