《干气密封槽型对气动参数影响的研究（学位论文-工学）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《干气密封槽型对气动参数影响的研究（学位论文-工学）（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 干 气 密 封 槽 型 对 气 动 参 数 影 响 的 研 究Numerical Study on AerodynamicPerformance and Reliability affected bygroove types of Dry Gas Seals学 科 专 业 ： 流 体 力 学研 究 生 ： 周 越指 导 教 师 ： 刘 正 先 副 教 授天 津 大 学 机 械 工 程 学 院二 零 一 二 年 十 二 月 独 创 性 声 明本 人 声 明 所 呈 交 的 学 位 论 文 是 本 人 在 导 师 指 导 下 进 行 的 研 究 工 作 和 取 得 的研 究 成 果 ， 除 了
2、文 中 特 别 加 以 标 注 和 致 谢 之 处 外 ， 论 文 中 不 包 含 其 他 人 已 经 发 表或 撰 写 过 的 研 究 成 果 ， 也 不 包 含 为 获 得 天津大学 或 其 他 教 育 机 构 的 学 位 或 证书 而 使 用 过 的 材 料 。 与 我 一 同 工 作 的 同 志 对 本 研 究 所 做 的 任 何 贡 献 均 已 在 论 文 中作 了 明 确 的 说 明 并 表 示 了 谢 意 。学 位 论 文 作 者 签 名 ： 签 字 日 期 ： 年 月 日我 是 爱 天 大 的 ！ ！学 位 论 文 版 权 使 用 授 权 书本学位论文作者完全了解 天 津 大
3、学 有关保留、使用学位论文的规定。特 授 权 天 津 大 学 可 以 将 学 位 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检索 ， 并 采 用 影 印 、 缩 印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 、 汇 编 以 供 查 阅 和 借 阅 。 同 意 学 校向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 磁 盘 。(保 密 的 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 授 权 说 明 )学 位 论 文 作 者 签 名 ： 导 师 签 名 ：签 字 日 期 ： 年 月 日 签 字 日 期 ： 年 月 日 摘 要干 气 密 封
4、是 一 种 非 接 触 式 机 械 密 封 ， 具 有 泄 漏 量 少 、 磨 损 小 、 能 耗 低 等 优 势 ，广 泛 应 用 于 石 油 、 化 工 、 冶 金 、 航 空 等 领 域 。本 文 对 螺 旋 槽 干 气 密 封 的 气 动 性 能 进 行 分 析 ， 分 别 对 Whipple 和 Muijderman窄 槽 理 论 用 龙 格 库 塔 法 和 打 靶 法 进 行 数 值 求 解 ， 并 将 该 方 法 用 于 求 解 Gabriel 经典 算 例 ， 得 到 的 结 果 与 Gabriel 的 结 果 具 有 很 好 的 符 合 度 。 进 而 分 析 了 密 封 端
5、 面气 动 的 气 动 性 能 参 数 与 干 气 密 封 进 口 压 力 和 转 速 存 在 的 函 数 关 系 ， 建 立 了 密 封 端面 气 膜 动 力 参 数 的 耦 合 模 型 。 采 用 CFD 数值模拟方法对 Gabriel 经 典 算 例 进 行 计算 ， 并 将 气 膜 开 启 力 与 泄 漏 量 与 窄 槽 理 论 方 程 得 到 的 结 果 进 行 比 较 ， 两 者 符 合 很好 ， 进 一 步 验 证 了 CFD 数值模拟方法在干气密封端面气膜动力参数的计算中的可靠性，同时确定了适当的网格划分方法和边界条件。在此基础上，采用 CFD数 值 模 拟 方 法 对 人 字
6、 形 槽 干 气 密 封 和 燕 尾 槽 干 气 密 封 进 行 数 值 分 析 ， 通 过 对 比 发现 对 于 有 双 向 旋 转 要 求 的 设 备 ， 双 向 燕 尾 槽 比 螺 旋 槽 适 用 范 围 更 广 泛 ， 双 向 燕 尾槽 密 封 端 面 气 膜 的 开 启 力 及 泄 漏 量 研 究 表 明 ， 双 向 槽 型 干 气 密 封 中 工 作 槽 区 起 主要 作 用 ， 非 工 作 槽 区 不 会 明 显 增 强 或 削 弱 干 气 密 封 开 启 力 能 力 ， 其 主 要 作 用 是 为了 适 应 双 向 旋 转 的 要 求 。 与 单 向 螺 旋 槽 相 比 ， 双
7、 向 燕 尾 槽 具 有 更 好 的 稳 定 性 。本 文 通 过 对 几 种 不 同 典 型 槽 型 干 气 密 封 气 动 性 能 的 数 值 模 拟 和 分 析 ， 得 到 槽型 对 干 气 密 封 性 能 的 影 响 功 率 ， 对 进 一 步 优 化 干 气 密 封 槽 型 ， 提 高 气 动 性 能 、 开发 新 槽 型 具 有 重 要 价 值 。关键词：干 气 密 封 ， 窄 槽 理 论 ， 数 值 分 析 ， 螺 旋 槽 ， 燕 尾 槽 ABSTRACTDry gas seal is a kind of non-contacting mechanical seals, whic
8、h has lowerleakage, less wear, lower energy consumption and other advantages. Dry gas seals arewidely used in petroleum, chemical industry, metallurgy, aviation and other fields.The approximate model of parallel grooves based on the narrow groove theorywas used to establish the dynamic equations of
9、gas film at end face seal. Thecorresponding nonlinear differential equations was numerically solved usingRunge-Kutta method and targeting algorithm to fast predict the aero-dynamicperformance at the seal face. The results match the Gabriels results very well. Thenthe fitting method of variables sepa
10、ration and the second-coupling fitting methodwere induced to obtain the coupling function between the opening force, leakage fluxand the inlet pressure, rotating speed. Using CFD numerical simulation method tocalculate Gabriels classic example, the comparison of numerical and narrow groovetheory res
11、ults shows good conformity. Getting this conclusion that CFD numericalsimulation method has higher reliability when used in calculating dry gas seals.Confirming the right meshing method and boundary conditions， Then using thismethod in calculating herringbone grooves and bi-direction dovetail groove
12、s.Comparing the aero-performance of these grooves, bi-direction dovetail grooves areused more widely than spiral grooves in bi-direction rotating conditions. Studyingleakage flux and opening force at the seal face, then getting the conclusions: workinggrooves play a major role in dry gas seal, non-c
13、lient grooves dont strengthen orweaken the seal ability noticeably. They are just satisfy bi-direction rotatingrequirements. Bi-direction dovetail grooves are more stable than single dovetailgrooves.Using CFD numerical calculation to calculate different typical grooves, gettingthe influence on perfo
14、rmance of dry gas seals. This results can instruct theoptimization of grooves , the improvement of aero-dynamic performance and thedevelopment of new grooves.KEY WORDS: dry gas seal, narrow groove theory, numerical analysis, spiral groove,dovetail groove 目 录第 一 章 绪 论 . 11.1 干 气 密 封 的 研 究 意 义 . 11.2 干 气 密 封 的 研 究 现 状 . 11.2.1 干 气 密 封 理 论 研 究 . 21.2.2 干 气 密 封 数 值 分 析 法 研 究 . 31.2.3 干 气 密 封 实 验 研 究 . 41.3 本 文 的 主 要 工 作 .
