上游泵送机械密封固液两相润滑的研究流体机械及工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 学位论文版权使用授权书 江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、 缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致， 允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国 学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂 志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。 论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。 、／ 本学位论文属于不必威体育官网网址Ⅳ。 学位论文作者签名： 证木寻 指剥撇：黼7 伽1f年6月忆日 多p心年占j具}耖B 万方数据 万方数据 江苏大学硕士研究生学位论文摘要 江苏大学硕士研究生学位论文 摘要 上游泵送机械密封因其能够实现流体润滑、泄漏少甚至是无泄漏等优势而备受重视和 广泛研究，在密封运行过程中，因固体颗粒的进入导致密封端面泵送槽堵塞、端面磨损等 现象时常发生，严重时丧失泵送能力甚至导致密封失效。为此，本文在国家自然科学基金 项目和航天航空基金项目(201328R3001)的资助下，针对上游泵送机械密 封微间隙内固．液两相流动及其对密封性能的影响进行研究，以期探索微间隙两相流动特性 和对密封性能的影响规律，为密封的深入研究和开发提供理论参考依据。 本文建立了螺旋槽上游泵送机械密封微间隙液膜三维分析模型，并对其内部流场进行 数值模拟，通过微间隙内速度场分析间隙液膜内泵送效应和动压效应的产生机理。在此基 础上，依据固一液两相流动的连续介质理论，建立上游泵送机械密封微问隙内的两相流动分 析模型，采用混合物模型进行数值模拟，研究进口颗粒浓度和运行工况对问隙内固体颗粒 分布的影响规律，以及固体颗粒对螺旋槽上游泵送机械密封膜压分布、流体膜开启力、摩 擦扭矩以及泄漏量等性能的影响关系，并将单相、两相的模拟结果与试验结果进行对比分 析。 研究表明，上游泵送机械密封螺旋槽内径侧出现明显的泵送速度并在槽内形成泵送 流，槽根处出现的最高压力成为液膜开启力的主要来源；受槽根高压的影响，槽内部分液 体发生周向偏转，槽内径侧少量流体出现反向流动，成为产生泄漏的主要因素。 微间隙两相介质流动中，固体颗粒主要集中于螺旋槽槽根半径处和槽边缘密封坝附 近；螺旋槽和密封间隙内分布的颗粒浓度随进口颗粒浓度的增大而增大；随着转速的增大， 间隙液膜内高颗粒浓度区域变小，且由连续分布变为不连续分布；越接近槽区的垂直于轴 的截面内颗粒分布浓度越大，分布规律越明显；密封介质压力提升，颗粒扩散减弱，易造 成颗粒的堆积；槽内和间隙液膜内颗粒相的平均体积分数随转速的增大而减小。 颗粒的介入使间隙流体膜内的压力、开启力均有所增大，且随进口颗粒浓度、介质压 力、转速的增大而增大。摩擦扭矩和泄漏量均随进口颗粒浓度的增大而增大。高颗粒浓度 分布区域与实际运行密封环表面磨损位置基本一致，试验对比分析表明，两相介质的模拟 结果更加接近试验结果。 关键词：上游泵送机械密封，内流场，颗粒分布，密封性能 上游泵送机械密封固液两相流体润滑的研究 11 江苏大学硕士研究生学位论文AB 江苏大学硕士研究生学位论文 AB STRACT The up-stream pumping mechanical seals widely studied in the field of hydraulic machinery，owing to the realizable fluid lubrication and less leakage．Meanwhile，this kind of mechanical seals are always operated in the various complex conditions with micro particles and impurities leading to the janl of spiral grooves and heavy abrasion，even the loss of pumping effect and sealing failure．This research is funded by the national natural science foundation to deeply study of solid—liquid two phase flow lubrication of up-stream pumping mechanical seals， aiming at investigating the i