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２０２４年４月第４２卷第４期

Ａｐｒ．２０２４Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．４

考虑表面粗糙度与空化效应的

组合密封润滑分析

１１２１１

张毅，熊子杰，李大建，熊思阳，钟思鹏

（１．西南石油大学机电工程学院，四川成都６１０５００；２．中国石油天然气股份有限公司长庆

张毅

油田分公司油气工艺研究院，陕西西安７１００１８）

摘要：为了研究表面粗糙度及空化效应对压裂泵柱塞密封副密封性能的影响，基于稳态

Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，建立了粗糙峰和空化效应影响下组合密封的弹流润滑数值模型．在数值模拟基础

上，采用有限体积法求解稳态Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，研究了密封副在表面粗糙度影响下的油膜厚度、油

膜压力、油膜流速分布规律，以及不同的往复速度和滑环表面粗糙度对密封性能的影响．结果表

明，外行程流体动压效应微弱，油膜在空气侧附近会出现空化现象；较高的往复速度有利于减小

泄漏量及摩擦阻力；滑环表面粗糙度从０．８ｍ增加到１．８ｍ时，净泄漏量与外行程摩擦力分别

μμ

升高了１８０．４％和１１．１７％．因此，在工作过程中应设置较高的往复速度和使用较低粗糙度的滑环

以提高密封性能．

关键词：压裂泵柱塞密封副；表面粗糙度；混合润滑模型；密封性能

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中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ａ文章编号２０２４

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ２２．０２２０

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张毅，熊子杰，李大建，等．考虑表面粗糙度与空化效应的组合密封润滑分析［Ｊ］．排灌机械工程学报，２０２４，４２（４）：３８８３９４，４２５．

ＺＨＡＮＧＹｉ，ＸＩＯＮＧＺｉｊｉｅ，ＬＩＤａｊｉａｎ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｓｅａｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎ

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ｅｆｆｅｃｔ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｄｒａｉｎａｇｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅｒｙｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＪＤＩＭＥ），２０２４，４２（４）：３８８３９４，４２５．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）

Ｃｏｍｂｉｎｅｄｓｅａｌｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｕｎｄｅｒｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

ｏｆｓｕｒｆａｃｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｃａｖｉｔａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ

１１２１１

ＺＨＡＮＧＹｉ，ＸＩＯＮＧＺｉｊｉｅ，ＬＩＤａｊｉａｎ，ＸＩＯＮＧＳｉｙａｎｇ，ＺＨＯＮＧＳｉｐｅｎｇ

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ６１０５００，Ｃｈｉｎａ；２．ＯｉｌａｎｄＧａｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇ