干式氣體端面密封仿生設計的基礎研究.pdf

1、干式氣體端面密封(DryGasSeal，簡稱為干氣密封或DGS)的廣泛應用，雖很大程度上解決了石油化工等行業(yè)中關鍵大型旋轉機械及其軸端密封問題，但也暴露出低速、低壓等操作工況下端面開啟困難、穩(wěn)定性差以及在高速、高壓等高參數(shù)工況下泄漏率較高、穩(wěn)定差等瓶頸問題。
　　 干氣密封端面開設不同結構型槽，可減少端面間流體阻力、提升潤滑效果，繼而大幅提升密封性能。本文以干氣密封為研究對象，基于現(xiàn)有干氣密封設計理論及仿生學原理，依幾何重構及類

2、比法，提出干氣密封仿生型槽的設計，為解決干氣密封低速工況下開啟困難、高速工況下氣膜穩(wěn)定性較差等問題有重大意義。本文主要進行了如下研究:
　　 1)類比典型飛鳥羽翼輪廓對其飛行狀態(tài)的影響，定義特征幾何參數(shù)，依幾何重構法改良干氣密封端面型槽設計，將仿生學理念引入干氣密封技術。
　　 2)基于氣體潤滑理論，在端面氣膜壓力控制方程基礎上，采用有限差分法分析干氣密封仿生型槽的特點，并建立數(shù)學模型。
　　 3)在數(shù)學模型基礎

3、上開展數(shù)值模擬，研究翼尾、多葉及其衍生仿生型槽等特征幾何參數(shù)對密封性能的影響規(guī)律及其適用工況，完善干氣密封仿生型槽的設計理論。
　　 4)借鑒飛鳥翼翅剖面結構特征，類比設計符合氣體流動特性的干氣密封三維不等深仿生結構型槽，系統(tǒng)研究槽深參數(shù)對密封性能的影響規(guī)律。
　　 結果表明，相比現(xiàn)有干氣密封型槽，借鑒飛鳥羽翼特征幾何結構，合理優(yōu)化獲得的干氣密封仿生型槽，其開啟力、氣膜剛度等性能參數(shù)在一定范圍內(nèi)都有所提升。本研究為干氣密