化工学报 ›› 2025, Vol. 76 ›› Issue (1): 311-323.DOI: 10.11949/0438-1157.20240760
收稿日期:2024-07-05
修回日期:2024-08-10
出版日期:2025-01-25
发布日期:2025-02-08
通讯作者:
李双喜
作者简介:李双喜(1977—),男,博士,教授, buctlsx@126.com
Shuangxi LI(
), An LIU, Zhiyuan LIU, Jiangteng ZHANG, Shicong LI
Received:2024-07-05
Revised:2024-08-10
Online:2025-01-25
Published:2025-02-08
Contact:
Shuangxi LI
摘要:
隔离密封对高速涡轮泵燃料密封极为重要,但其在工作时存在供气压力波动、外界振动强烈等问题,会严重影响密封性能。对动静压隔离密封气膜扰动工况,基于有限元数值分析方法建立了动态变化扰动分析模型,采用Fluent动网格技术和MATLAB求解端面气膜扰动刚度及扰动阻尼,对比静压式与动静压混合式气体隔离密封的扰动性能,讨论气膜厚度、工作压力及扰动幅值等参数对扰动性能的影响,得到其变化规律,并试验验证了动静压密封的抗扰动性能。结果表明:扰动频率的增加使得扰动刚度整体呈现先减小后增大的趋势,扰动阻尼随扰动频率的增加迅速降低,在10~100 Hz时逐渐趋于平稳。供气压力与扰动刚度、扰动阻尼呈正相关。工作转速增大,扰动刚度在低频段增大、在中高频段减小,扰动阻尼全频减小。扰动幅值增大,扰动刚度在中低频段几乎不变、在高频段减小,扰动阻尼略有增大。工作膜厚与扰动刚度、扰动阻尼呈负相关。动静压式混合密封有效提升了密封装置中低频下的稳定性能,避免了密封处于低压、低转速时抗扰动能力不足的问题。
中图分类号:
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| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 内侧槽槽根径d1/mm | 57 | 稳压槽内径d4/mm | 71 |
| 外侧槽槽根径d2/mm | 91 | 稳压槽外径d5/mm | 77 |
| 节流孔直径dg/mm | 0.2 | 稳压槽深度H1/mm | 0.2 |
| 节流孔个数N1 | 8 | 稳压槽中心圆直径d3/mm | 74 |
表1 静环端面结构参数
Table 1 Static ring end face structure parameters
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 内侧槽槽根径d1/mm | 57 | 稳压槽内径d4/mm | 71 |
| 外侧槽槽根径d2/mm | 91 | 稳压槽外径d5/mm | 77 |
| 节流孔直径dg/mm | 0.2 | 稳压槽深度H1/mm | 0.2 |
| 节流孔个数N1 | 8 | 稳压槽中心圆直径d3/mm | 74 |
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 螺旋角α/(°) | 15 |
| 槽深 Hg/μm | 8 |
| 槽堰比 γ | 0.5 |
| 槽坝比 β | 0.7 |
| 槽数 Ng | 2×8 |
表2 螺旋槽结构参数
Table 2 Structural parameters of groove
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 螺旋角α/(°) | 15 |
| 槽深 Hg/μm | 8 |
| 槽堰比 γ | 0.5 |
| 槽坝比 β | 0.7 |
| 槽数 Ng | 2×8 |
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 动环内径d6/mm | 40 | 静环内径d8/mm | 51 |
| 动环外径d7/mm | 97 | 静环外径d9/mm | 97 |
| 动环厚度B1/mm | 13 | 静环厚度B2/mm | 22.5 |
表3 密封动静环组件结构参数
Table 3 Dynamic-hydrostatic hybrid seal assembly structure parameters
| 参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
|---|---|---|---|
| 动环内径d6/mm | 40 | 静环内径d8/mm | 51 |
| 动环外径d7/mm | 97 | 静环外径d9/mm | 97 |
| 动环厚度B1/mm | 13 | 静环厚度B2/mm | 22.5 |
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