动压型机械密封内流场及性能的流固热耦合-江苏大学.PDF

２０１７年６月 第３５卷　第６期 　 Ｊｕｎｅ２０１７ Ｖｏｌ．３５　 Ｎｏ．６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８５３０．１６．０１６２ 动压型机械密封内流场及性能的 流固热耦合 陈汇龙，李同，赵斌娟，任坤腾，王彬 陈汇龙 （江苏大学能源与动力工程学院，江苏 镇江２１２０１３） 摘要：为了分析液体动压型机械密封环变形对间隙液膜特性的影响，基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ平台建立 动环－液膜－静环的双向流固热耦合计算模型，对变形后的内流场进行模拟计算，对双向流固 热耦合前后内流场的压力、温度以及螺旋槽内速度进行对比分析，并比较了流固热耦合后开启 力、摩擦扭矩以及泄漏量的变化．研究结果表明：经过双向流固热耦合计算后，液膜在动环端面 附近受压缩，在静环端面附近沿周向呈明显波浪状周期性波动，外径处液膜平均厚度减小、内径 处液膜平均厚度增大，液膜厚度最大变化约１６０％；双向流固热耦合前后压力场、温度场分布规 律类似，但液膜最高压力明显变大，在文中计算工况下变大约６７０％，液膜最高温度略有变大， 螺旋槽根部附近液体流速降低；考虑了流固热耦合变形后，液膜开启力变大，摩擦扭矩略微变 大，泄漏量明显变大，且转速越高各密封性能参数的变化越大． 关键词：动压型机械密封；双向流固热耦合；内流场；密封性能；数值模拟 中图分类号：ＴＨ１３６；Ｓ２７７．９　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７４－８５３０（２０１７）０６－０５０２－０６ 　　　 陈汇龙，李同，赵斌娟，等．动压型机械密封内流场及性能的流固热耦合［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０１７，３５（６）：５０２－５０７． 　　　 ＣＨＥＮＨｕｉｌｏｎｇ，ＬＩＴｏｎｇ，ＺＨＡＯＢｉｎｊｕａｎ，ｅｔａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｅａｌｂａｓｅｄｏｎ ｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ－ｈｅａｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０１７，３５（６）：５０２－５０７．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ） Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｉｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｅａｌｂａｓｅｄｏｎｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ－ｈｅａｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ＣＨＥＮＨｕｉｌｏｎｇ，ＬＩＴｏｎｇ，ＺＨＡＯＢｉｎｊｕａｎ，ＲＥＮＫｕｎｔｅｎｇ，ＷＡＮＧＢｉｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｆｌｕｉｄｆｉｌｍｉｎｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｅａｌ，ｔｈｅｔｗｏｗａｙｆｌｕｉｄ－ｓｏｌｉｄ－ｈｅａｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｒｏｔａｔｉｎｇｒｉｎｇ－ｆｌｕｉｄｆｉｌｍ－ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｒｉｎｇｗａｓ ｓｅｔｕｐｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｏｒｋｂｅｎｃｈｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｆｔｅｒｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｏｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｖｅｌｏｃｉｔｙｉｎｆｌｏｗ