一、泵用螺旋槽干气密封的改造（论文文献综述）
姜紫薇[1]（2021）在《摩擦副结构优化及其端面密封性能研究》文中认为随着机械密封在石油化工、航空航天领域使用比重逐渐增大,对机械密封设备的性能提出更高要求。摩擦副作为机械密封设备的关键组成部分,其密封性能好坏和磨损情况会直接关系到工业的生产稳定。本研究针对高压高转速工况下的非接触式机械密封和接触式机械密封摩擦副的密封失效问题,通过数值模拟与试验的方法,对摩擦副端面的泄漏量、开启力以及热—结构耦合产生的变形进行研究。（1）建立非接触式机械密封动环螺旋槽的数值模型,用Fluent模拟其压力分布规律,分析螺旋角、槽数、槽深、气膜厚度、转速、入口压力对密封端面压力峰值、开启力、泄漏量的影响。模拟结果表明:每个螺旋槽的结构参数均对其密封性能有显着影响,当螺旋角为15°、槽数Ng=14时,泄漏量最小,而产生的动压效果好。开启力和泄漏量随槽深、转速、入口压力等因素的增强而逐步增大,气膜厚度的增加使得开启力逐步降低,而泄漏量逐步升高。（2）基于对传统单螺旋角槽的密封性能分析,提出一种由吸力面β1和压力面β2组成的双螺旋角螺旋槽的结构参数优化分析方案。研究发现:当吸力面螺旋角大于压力面螺旋角时,密封效果更好。两角公差为2°的双螺旋角槽比公差为3°的双螺旋角槽泄漏量更小,且在19°和17°两角配合时性能最好。（3）建立接触式机械密封摩擦副的分析模型,通过Ansys Workbench软件对摩擦副施加热边界和结构力学边界条件;运用热—结构耦合的方法,对不同转速、介质压力、材料配对、弹簧压力、端面宽度的接触式机械密封摩擦副进行端面变形分析。结果表明:摩擦副温度和端面整体变形随转速的增大而升高;介质压力的增大会导致端面比压分布不均匀;通过对比不同材料配对下摩擦副的温度,优选出一对可以降低摩擦副温升的材料,动环材料选用浸树脂石墨,静环材料选用碳化钨;适当减小弹簧压力、增加端面宽度会使端面温度和整体变形量降低。（4）利用多功能泵用机械密封试验台分析了不同工况下摩擦副的温度和端面变形,通过摩擦磨损试验探究两组摩擦副在不同滑动速度、载荷以及温度下的摩擦系数和磨损率,试验结果与数值模拟的结果相似,验证了数值分析方法的合理性。通过数值模拟与试验两方面对摩擦副进行研究,得出结构参数和操作参数对密封性能的影响规律,选择能够有效减少密封端面泄漏的最佳结构。为机械密封摩擦副的结构优化、材料选择提供新的研究思路,有利于进一步提高其密封性能,扩大机械密封的工程应用。
张献中[2]（2021）在《新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究》文中认为为了进一步提升干气密封的密封性能,本文以压缩机螺旋槽干气密封为研究对象,提出了一种新型螺旋槽干气密封。新型螺旋槽干气密封与传统螺旋槽干气密封不同之处在于新型螺旋槽具有两个槽根半径,在传统螺旋槽的槽根部设计了一处“凹陷”结构,以提升其动压效应。且螺旋槽的径向长度相比传统螺旋槽更长。本文利用Solid Works软件对新型螺旋槽的1/Ng计算区域进行几何建模,并利用ICEM进行网格划分。使用Fluent软件对划分好网格的模型流场进行计算分析。得出各个几何参数下的气膜压力分布云图,探究了在不同几何参数下（气膜厚度、开槽深度、开槽数、螺旋角）对新型螺旋槽干气密封的气膜开启力、泄漏量、气膜刚度的影响。计算结果表明:随着气膜厚度的增加,新型螺旋槽的气膜开启力、泄漏量、气膜刚度均有所增加;随着开槽深度的增加,气膜开启力、泄漏量、气膜刚度也呈增长趋势,而随着开槽数的增加,开启力、泄漏量、气膜刚度呈现先上升后趋于平稳的趋势。而随着螺旋角的增加,新型螺旋槽的气膜开启力先增大后减小,而泄漏量随着螺旋角的增大而增大。结合综合因素,新型螺旋槽在气膜厚度为3μm,槽深为5μm,开槽数12,螺旋角15°时,密封性能最优。同样利用Solid Works对传统螺旋槽进行建模来探究在相同工况条件下,新型螺旋槽与传统螺旋槽密封性能的对比。研究结果显示:随着转速与入口压力的增加,新型螺旋槽与传统螺旋槽的动压效应均增大,两种槽型的气膜开启力、泄漏量、气膜刚度均有所增加。两种槽型的刚漏比则随着转速与入口压力的增大而降低。但新型螺旋槽的密封性能始终优于传统螺旋槽,尤其在泄漏量方面表现显着。我们利用Workbench平台中的Fluid flow（fluent）流场分析计算模块和Static-Structural结构场分析模块。然后连接这两个模块对两种槽型的干气密封的动、静环加载流场压力。并对其施加相应的受力约束以及载荷以探究两种干气密封槽型在流固耦合下应力应变的结果。计算结果显示:新型螺旋槽在相同工况耦合下的应力应变始终大于传统螺旋槽。且动环的应力应变始终大于静环。两种槽型的最大应力与最大形变量均随着转速与入口压力增加而增大。本文提出了新型螺旋槽干气密封结构,并探讨了不同结构参数（气膜厚度、槽深、槽数、螺旋角）与工况（转速、入口压力）对其密封性能的影响。并探究了其服役期间流固耦合下的应力应变情况。所得的仿真结果为以后的实验及应用提供了一定的参考。
李世聪[3]（2020）在《高速气液混相动压密封机理及动力润滑特性研究》文中研究指明旋转设备转速的提高对轴承及其润滑和冷却方式提出了更高的要求,轴承润滑向着微量高效润滑形式发展。润滑油在高速轴承的作用下分散成粒径不同的油滴并分布在轴承箱内的气相空间中,随之而来的是气液混相流体的密封难题。但目前缺乏一种结构简单、可靠性高、寿命长、能有效实现混相流体封严效果的密封型式。因此,研发一种适用于高速轴承箱的、能实现混相流体封严目的的密封并实现工程应用,对提高轴承乃至主机的性能和使用寿命具有重要的实际意义和战略意义。因此,提出了一种新型非接触端面密封型式:气液混相动压密封。为了得到此类密封优化设计的理论及方法,为工程应用提供理论基础。本文从气液混相动压密封的稳态特性、动态特性、摩擦磨损特性等方面采用理论分析和试验研究相结合的方式对密封运行全周期的性能及其变化规律作系统且深入的研究。高速轴承箱工况复杂,为准确描述密封性能,需要研究适合混相流体的、考虑多物理场相互作用的分析方法。以液相体积比表征气液混相流体的等效物性,建立气液混相流体润滑的雷诺方程;考虑温度对流体物性的影响,得到气液混相流体薄膜流动的能量方程;结合动环及静环的热平衡方程和变形协调方程,构建压力、温度和变形等物理量间的相互作用关系,形成气液混相动压密封的流-固-热全耦合分析模型。采用有限元法求解并通过文献和试验进行验证。为气液混相动压密封的性能计算提供理论基础。研究了转速和压力对密封性能的影响规律,从压力分布、流线变化和稳态特性等方面深入分析了流体膜内流体微流动的变化过程,探讨了气液混相动压密封的密封机理。该密封依靠高速带来的强剪切流效应抵消压差的作用,从而实现对高压侧气液混相流体的封严效果。对比分析了气液混相流体和气相流体对密封性能的影响规律,总结了气液混相流体的作用机理。气液混相流体因其更大的粘度和密度,使得密封具有更强的动压效应,降低了总泄漏率,但同时也降低了流体膜刚度、增大了功耗。在低速泄漏和高速倒吸两种工况下分析了密封性能的演化过程,获得了典型结构参数对密封性能的影响规律,并给出了结构参数的优选范围,为气液混相动压密封结构的设计优化提供指导。基于小扰动法,考虑扰动对气液混相流体物性的影响,推导出气液混相流体的动态雷诺方程。结合流固热耦合模型,采用有限元法求解气液混相流体膜的动态特性参数。对比分析了气液混相流体和气相流体对密封动态特性的影响规律,揭示了气液混相流体的作用机理,得到了流体类型改变与密封动态特性演变的对应关系,从动态特性角度得到了结构参数的优选范围。基于动态特性参数建立了气液混相动压密封的运动学模型,得到了扰动环的运动规律。揭示了流体类型和物性变化对密封追随性的影响规律,得到了系统力学性能参数的优选范围,为气液混相动压密封整体的设计优化提供理论指导。基于理论分析结果,根据密封工作环境搭建含轴承润滑的高速气液混相动压密封试验台。在静态及正常工况下测试了气液混相动压密封的性能,试验结果验证了气液混相动压密封的优异性能及数值分析模型的正确性和准确性。根据泄漏率和温度的变化过程,气液混相动压密封的运行过程分为未开启、未完全开启和完全开启三个阶段,并具有不同的工作特性。在完全开启阶段内,密封能够实现稳定的液相密封效果。针对气液混相动压密封启动阶段的摩擦磨损问题,在摩擦磨损试验台上进行摩擦副材料的摩擦磨损试验。构建四种不同油量的润滑条件,以定载荷加速的试验方式模拟密封启动过程,通过摩擦系数、摩擦温度和表面微观形貌分析密封面材料的摩擦磨损特性。结果表明,密封工作环境内的润滑油能有效改善密封面的润滑条件。螺旋槽通过产生动压效应降低端面接触载荷,进而改善摩擦磨损特性。与螺旋槽相比,涂层的减摩作用更加重要。试验结果揭示了不同润滑条件下硬对软摩擦副的减摩机理,得到了不同摩擦副材料的适用范围,为密封端面材料选择提供理论指导。本文提出了气液混相动压密封的性能分析方法,为气液混相动压密封的设计计算和结构优化提供理论基础。通过理论与试验相结合的方式系统且深入地研究了气液混相动压密封全运行周期内的密封性能,研究成果可为气液混相动压密封的工程应用及推广、优化设计等提供指导。
何飞[4]（2020）在《天然气离心式压缩机干气密封动环的数值模拟》文中提出干气密封技术起源于国外,是在机械密封动环端面上开设动压槽以及设置相应的辅助密封系统,来实现轴端非接触密封。虽然干气密封技术是由机械密封技术改造发展而来的,但相比于机械密封,它拥有显着的优势。因为其为非接触式密封,所以磨损和能耗较小、可以应用于高速旋转设备的轴端密封。因而,近几年干气密封在我国发展的极为迅速,特别是在石油化工设备离心式压缩机上。但因为干气密封技术的研究,大多数来源于国外,在国内的发展还相对落后。因此,干气密封技术的研究对提高我国密封技术具有深远的意义。本文提出一种新型具有连通环槽螺旋槽干气密封（已发表专利）,是在螺旋槽干气密封动环上增设一个连通环槽,把所有的动压槽连接起来,让每一个动压槽之间都相互连通。利用Fluent数值模拟和实验研究相结合的方法来进行干气密封的研究。数值模拟研究部分,利用Gambit建立计算流域的几何模型、网格划分和边界设置。最后将所建模型导入Fluent模拟软件,在给定操作参数下,对模型进行模拟计算,通过对模拟结果分析得到:发现有连通环槽螺旋槽干气密封密封端面气膜压力分布更均匀;对不同几何参数有连通环槽螺旋槽干气密封的模拟结果进行分析,得出连通环槽宽为6mm、槽堰宽比λ为0.6、膜厚ho为2μm、槽深hg为4μm和螺旋角α为15°时有连通环槽螺旋槽密封性能最优;对不同截面槽型连通环槽螺旋槽干气密封模拟结果进行分析,得出矩形截面连通环槽螺旋槽干气密封在高速高压的工况下,刚度较大,拥有较强的抗干扰能力;三角形截面连通环槽螺旋槽干气密封有很小的泄漏量,适合应用对泄漏量要求高的场合;梯形截面连通环槽螺旋槽干气密封在高速低压时,刚漏比较大,因此它在高速低压工况中有较好综合密封性能。实验研究采用的是西安石油大学的干气密封试验平台,测得压力为0.2Mpa-0.5Mpa,速度为1500-4000rpm的泄漏量和扭矩。得到速度和压力单一变量对干气密封性能的影响。实验结果显示,单独改变速度和压力,会造成泄漏量和功率的增大,和模拟的结果相一致,验证了模拟结果的可靠性。
陈德林[5]（2020）在《干气密封DLC薄膜织构表面摩擦学特性试验研究》文中研究表明干气密封正常运行时,端面相互脱离,界面处于气体润滑状态。在启、停阶段和波动工况的条件下,由于转速较低,界面间动压效应不足,密封环端面相互接触,界面处于干摩擦状态,这样密封环端面会造成摩擦磨损和自激振动,严重影响了密封性能。在工程实际中,端面摩擦磨损已成为影响密封效果和缩短密封环使用寿面的重要因素。在贫油或干摩擦条件下,为了改善密封材料的摩擦学性能,解决密封环的耐磨性差和使用寿命短的问题。本研究从采用DLC镀膜技术提高密封环材料性能,利用表面织构化改变材料表面形貌和组织,及其对摩擦性能影响的角度出发,以干气密封DLC镀膜织构化端面的摩擦特性和振动强度为研究对象。在模拟工况下,以HDM20型端面摩擦磨损试验机和MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机作为实验主机。温度传感器、力矩传感器和自主设计的摩擦振动测试仪作为信号的采集和处理系统,分别完成温度、摩擦力矩和振动加速度信号采集。用三维非接触式表面轮廓仪和扫描电子显微镜（SEM）测量试件的表面相貌和磨损情况。利用光纤激光打标机在SiC密封环表面进行微织构加工,所加工的圆形凹坑且呈环形矩阵排列,凹坑的直径为:Φ150μm、Φ200μm和Φ250μm,面密度为:5%、10%和15%,凹坑深度10μm;然后对其进行DLC镀膜,膜厚3μm,制备了9种不同参数的织构化表面和16o、18o两种SiC螺旋槽密封环。在模拟工况下,DLC织构密封环和SiC螺旋槽密封环组成“硬对硬”的摩擦配副,用端面摩擦磨损试验机进行摩擦特性试验,通过摩擦系数的变化曲线,分析表面织构几何参数和工况对干气密封摩擦学性能的影响规律及其摩擦机理;试验结果显示构表面改变了摩擦副的接触状态,具有减摩的性能。织构表面得摩擦系数?<0.1,远远小于同工况下的光面的摩擦系数;摩擦系数随着凹坑直径的增加先减小而后增加,但是摩擦系数的变化幅度随着直径的增加却逐渐减小,直径越大摩擦状态越稳定,密封环表面磨屑越少。随着织构面密度的增加,单位面积上的载荷变大,使得摩擦系数增加,但是面密度越大,界面间的动压效应越明显,从而使得摩擦状态变得更加稳定。研究结果表明,Φ200μm的织构表面摩擦系数最低,且摩擦状态较为稳定;10%的织构表面的摩擦系数偏低且能明显的改善干气密封的摩擦状态。在相同的情况下,由于动压效应和表面形貌等综合影响,随着载荷和速度增加,摩擦系数减小,摩擦状态趋于稳定。在模拟工况下,对干气密封开启阶段的摩擦振动特性进行了试验,采集了摩擦力矩、温度和摩擦振动的加速度数据,研究了不同的织构几何参数和螺旋角对干气密封摩擦振动性能的影响规律和机理。密封环的织构表面能够有效地改善干气密封系统的摩擦性能和端面的接触状态。在系统运行时织构不仅能产生动压效应使系统运行趋于稳定,而且还可以引起界面与凹坑边缘的撞击进而导致摩擦界面的摩擦力和振动加速度信号产生突变,二者的综合作用对系统运行的稳定性起着至关重要的影响。通过对试验数据的对比分析和摩擦振动的机理研究,结果表明:直径Φ150μm和5%的织构表面产生动压效应较小,系统运行的稳定性较差,而Φ250μm和15%的织构表面虽然在系统运行时产生了较为明显的动压效应,但是端面间的撞击也会加剧。因此凹坑直径Φ200μm和面密度10%的织构表面能有效改善界面的摩擦磨损特性。摩擦自激振动是微弱的高频低幅振动,利用谐波小波包和傅里叶变换对振动加速度的时域信号进行5阶分解和重构,获得32个子波段。通过对振动信号的时域图和频域图的分析,提取了摩擦振动信号特征,得到系统自激振动的频率约为7.5KHz,振动的固有频率为1.140KHz,当频率为19350Hz时,振幅最大为0.3417?10-3。通过对自激振动加速度数据及其方差等参数进行稳定性分析,可知16o螺旋角比18o的螺旋角能更好的改善密封环端面间的摩擦状态。研究结果为系统的稳定性、摩擦副材料的选择和表面织构的仿真优化设计提供试验和理论依据。
孙宇[6]（2020）在《螺旋槽上游泵送液膜密封内流场特性及自清洗研究》文中研究指明随着精细化工、冶金行业、污水处理等现代工业的发展,螺旋槽上游泵送机械密封的运行环境越来越多趋于含固工况,由固体颗粒造成泵送槽堵塞及密封端面磨粒磨损而导致的密封失效案例屡见不鲜。为探究利用密封端面几何型槽防止颗粒沉积的可行性和技术,本文展开了螺旋槽上游泵送液膜密封内流场特性及自清洗性研究。首先,基于FLUENT软件,以流体动压润滑理论为基础,以螺旋槽密封微间隙液膜内流场特性为研究对象,建立了液膜中流体的运动数值分析几何模型,确定了分析对象的边界条件,网格划分方法,并验证了计算方法的准确性。其次,针对尖角、圆角螺旋槽几何型槽结构,开展了螺旋槽上游泵送流场冲刷特性及改进设计研究。结果表明:圆角结构能产生较强涡流,槽根附近处平均涡量值随着圆角半径的增大呈先增加后减小的趋势,在半径r=0.3 mm时达到最大值;相同转速、圆角半径r=0.3 mm时,槽根附近平均涡量值随槽深的增加先增大后减小,槽深hd=6μm时涡量值达到最大,随螺旋角和槽径比变化不明显。然后,开展了含固体颗粒工况密封试验台设计。根据密封环材料特性,选择试验工况下合适的动环、静环材料,以及辅助密封材料和弹性元件。同时做好实验步骤以及实验所需测的数据,保证实验的顺利进行以及实验结果的数据差异性分析。最后,开展螺旋槽上游泵送液膜密封颗粒自清洗实验研究,通过密封环表面粗糙度以及质量磨损率等参数的变化,对比分析了端面型槽的排除颗粒性能。结果表明:槽根尖角结构颗粒堆积严重,少部分颗粒进入间隙液膜对密封环造成磨粒磨损,粗糙度变化较小,但石墨环磨损率较大,为0.1002 mg/h;槽根圆角结构具有较强排除颗粒能力,导致颗粒大多分布在密封环之间,因此密封环表面粗糙度变化较大,而石墨环磨损率较小,只有0.0402 mg/h。通过数值模拟和实验研究,获得了槽根尖角和圆角结构下局部流场的变化以及端面泵送槽颗粒沉积情况和端面磨损情况,实验验证了实现上游泵送螺旋槽液膜密封颗粒自清洁性设计的可行性,对提高密封在介质含颗粒工况下的稳定性和可靠性具有一定实际工程意义。
徐洁[7]（2019）在《螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性研究》文中研究表明干气密封因其损耗低、泄漏小的特点被广泛用作旋转机械的轴端密封,它的设计和研发涉及装置结构、材料选择、安装方式等多个方面,其中,决定密封性能的关键是密封副间的润滑气膜。在干气密封系统稳定运行的过程中,动静密封副的微间隙使装置保持流体润滑状态,相应的主要摩擦就来源于流体间的内摩擦。随着旋转机械向极端工况条件、大尺寸结构参数、多样化介质种类等方向发展,干气密封润滑气膜的摩擦作用日益凸显,由此引起的端面温度升高、摩擦副热力变形等问题严重缩短了干气密封系统的服役寿命,可见,对干气密封润滑气膜摩擦特性进行研究具有重要意义。本课题针对螺旋槽干气密封结构,基于MATLAB软件,采用中心差分法和超松弛迭代法耦合求解气膜压力控制方程和气膜厚度控制方程,获得润滑气膜厚度和压力分布。同时,建立气膜三维计算模型,利用ICEM划分结构化网格,利用Fluent对流场进行仿真模拟。选择气膜开启力和气膜摩擦力作为对比目标,分析表明:两种方法得到的计算结果吻合性较好,最大相对差异百分比为5.96%。在针对螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性开展研究时,结合以上两种数值计算方法,改变工况参数和槽型结构参数进行实例分析,结果表明:当干气密封系统处于气膜润滑状态时,气膜摩擦特性参数受工况参数的影响较大,受结构参数的影响较小,其中,润滑气膜的摩擦功耗随转速的增大呈线性递增,随平均气膜厚度和槽深的增大而减小,但介质压力和螺旋角的变化对摩擦功耗基本无影响;摩擦系数在一定程度上表征了剪切流和压差流的关系,随着转速和介质压力的增大,润滑气膜摩擦系数下降,但当介质压力增加到一定值时,气膜摩擦系数下降趋势趋于平缓;粘性耗散温升受介质压力的影响最大,较大的压降使得耗散温度升高较多,其次,转速增大使得粘滞力做功增加,进而引起耗散温度升高,在75°76°的螺旋角范围内,耗散温升变化基本稳定。因此,在高压、高速的运行工况下,润滑气膜的摩擦作用不可忽略。本课题的研究成果为今后干气密封的定量优化分析以及润滑气膜的理论研究奠定了基础,为干气密封在工程中的应用提供了可靠的参考依据。
陈传刚[8]（2019）在《摩擦副界面微造型序列干气密封稳态流场特性研究》文中提出干气密封作为一种新型非接触式气体密封,因为具有泄漏量少、适用性好、寿命长、功耗低、故障率低等优势,被广泛推广和使用于各种工农业旋转设备中。随着干气密封的发展日趋成熟,也存在着在非稳定运行过程中会产生摩擦磨损,受外界条件影响导致气膜不稳定以及在现有的干气密封常规模型下,仅仅通过改变槽型结构参数来提高干气密封性能的效果越来越微弱的问题。通过研究表明,在相对滑动的摩擦副表界面的微型结构可以起到减少摩擦磨损、提高润滑性以及改善密封性能的作用。课题采用在密封环端面开设微型结构的思想,在静环表面开设微孔,同时在动环表面开设螺旋槽。根据干气密封动、静环的运动规律,抽取端面密封环间隙的气膜作为研究对象,运用SolidWorks软件建立具备跨尺度微型结构的微造型复合润滑气膜和单螺旋槽润滑气膜计算域模型,利用独有block映射技术的ICEM软件进行润滑气膜结构化网格划分,并采用CFD流场仿真软件Fluent对流场进行仿真模拟计算。通过对微造型复合润滑气膜和单螺旋槽润滑气膜进行仿真模拟所得出的润滑气膜压力、速度和壁面剪切力云图对比分析可知:微造型复合密封端面能够对提高干气密封性能产生积极作用。采用以干气密封的工况条件介质压力和转速为出发点,同时改变微孔的覆盖比与微孔的结构参数密度、深度和直径,从气膜开启力、泄漏量、润滑气膜摩擦系数及壁面剪切力四个影响干气密封性能的参数展开讨论,研究结果表明:在微孔覆盖比相同时,随着介质压力和转速的增大,影响干气密封性能的四种参数也随之增大;在介质压力和转速相同时,微孔的覆盖比对干气密封性能影响较大,增幅为5%8%,并且当微孔的覆盖比为50%时干气密封的性能可达到最佳水平。在保持最佳微孔覆盖比为50%不变的情况下,改变该计算域模型微孔的结构参数密度、深度和直径,通过研究影响干气密封性能的四种参数的变化规律发现,与微孔的深度相比微孔的密度和直径对干气密封的性能提升较大,增幅为7%8%,并且当微孔密度为12.5%,深度为10μm,直径为400μm时干气密封性能可达到最佳水平。在保持最佳微孔覆盖比为50%,微孔密度为12.5%,深度为10μm,直径为400μm不变的情况下,改变气膜厚度、螺旋槽结构参数槽深、槽数和螺旋角,通过对仿真模拟计算所得的数据进行气膜刚度方程式的拟合,通过对比气膜刚度的变化规律发现:螺旋槽结构参数对气膜刚度的提升幅度为1.2%2%,并且当螺旋槽槽深为16μm,槽数为12,螺旋角为60°时干气密封性能够达到最佳水平。
赵海红[9]（2018）在《螺旋槽干气密封环端面摩擦系数的测试与分析》文中提出干气密封由于其优良的密封性能已发展成为目前大机组新机项目的首选轴端密封形式,其中螺旋槽干气密封的应用尤为广泛。由于螺旋槽的动压效应以及好的动态追随性,在密封运转的过程中,两端面可以生成一层气膜,从而保证密封端面的非接触。但是在干气密封的启停阶段,开启转速较低,动压效应不足,两端面间存在显着的接触和摩擦,对端面造成不可避免的磨损。许多研究表明,干气密封不论在启、停阶段的接触摩擦,还是在运行过程中有时出现的接触摩擦,两密封端面将处于干摩擦状态中,微凸体间将会发生随机接触与碰撞,进而引起摩擦磨损,会明显降低干气密封使用寿命,严重时甚至导致密封失效。目前针对低速螺旋槽干气密封性能的研究,尤其是端面摩擦性能的资料十分缺乏,本文采用试验研究的方法,针对影响螺旋槽干气密封端面摩擦系数的条件进行全面而系统的分析研究和讨论,在端面摩擦磨损试验机上进行试验,以研究不同摩擦副材料、不同端面加工方式、螺旋槽几何参数及工况参数对两端面摩擦系数的影响。在端面的接触中,必须考虑摩擦副的材料和密封环表面的加工样式对摩擦系数的影响。目前,DLC薄膜作为一种好的减摩耐磨性材料被广泛的应用到干气密封中,但对表面织构的减摩性却说法不一,本文针对表面涂层和表面开织构环的摩擦系数进行对比,得出与石墨环相比在SiC基体上镀掺钨的DLC薄膜确实能减少两端面之间的摩擦磨损,减小两环之间的摩擦系数;而表面织构只在一定的工况条件下摩擦性能才优于DLC薄膜端面的摩擦性能,并且织构的几何参数是影响摩擦特性和润滑效果的重要因素之一,只有在合适的范围内才会得到优异的润滑效果,否则会适得其反。本文的主要研究结果如下:一、在螺旋槽干气密封中,在干摩擦条件下,16°螺旋角的整体摩擦性能优于18°,在整个试验过程中,16°螺旋角密封环摩擦系数的波动小于18°,试验后端面的磨痕少于18°。二、不同摩擦副材料对螺旋槽干气密封两端面间的摩擦性能影响不同,“硬碰硬”摩擦副的端面摩擦性能优于“软碰硬”的摩擦性能。在整个工况范围内“硬碰硬”摩擦副的摩擦系数和波动性总是小于“软碰硬”摩擦副,并且试验后“硬碰硬”的端面磨损程度小于“软碰硬”摩擦副;三、对比镀膜Si C环的摩擦系数,织构环的减摩性能并不突出,但是织构环的摩擦系数波动性小,摩擦振幅小。
朱军帅[10]（2018）在《油浆泵机械密封结构改进及热流固耦合分析》文中研究表明机械密封是旋转设备中必不可少的重要装置,密封件虽然体积不大,但它在保证机器设备安全运行过程中起着重要的作用。机械密封的结构并不复杂,其中密封副是整个机械密封结构的关键部件,常常由于密封副动静环之间摩擦产生的热量引起密封副变形;其次,由于向密封副中冲冷却液也会引起密封副的变形。本文根据150CZY15型塔底油浆泵机械密封实际运行的情况,研究了油浆泵原用机械密封结构及辅助密封系统,分析了其密封结构失效形式;对油浆泵原用密封进行了干气密封技术改进,结合油浆泵工况设计了新型的干气密封结构,对新设计的干气密封进行了结构分析;介绍了油浆泵干气密封工作原理,并对油浆泵干气密封做了技术优势分析。对油浆泵新设计的干气密封结构的密封动环和弹簧进行了详细计算,根据油浆泵运行工况设计出了三种单向槽型（螺旋槽、弧形槽、人字槽）的密封动环并对三种单向槽的不同槽深、不同槽数的动环做了热流固耦合综合分析。基于热流固耦合数值分析基础,推导了适合单向槽型干气密封端面流场的控制方程（连续性方程、动量方程、粘性流体流动方程）,对流场控制方程的边界条件和离散化进行了介绍,给出了求解离散化方程的方法;通过简化热分析模型,给出一个适合单向槽型密封动环热分析的方法;对热边界条件做了介绍,计算出了需要施加的热边界条件热流密度和对流换热系数,并对密封动静环的热量分配进行了计算;介绍了热应力场的计算方法。结合热流固耦合理论分析基础,利用Solid Works建立了三种单向槽型（不同槽深、不同槽数）的三维模型和气膜模型,通过采用ANSYS Workbench软件对建立的气膜进行了流场分析,得出气膜压力分布云图;对密封动环进行稳态热分析,得到密封动环温度场分布云图;在不施加温度情况下,分析了由气膜压力引起的密封动环变形以及应力、应变情况。然后施加温度场后进一步分析了由温度和气膜压力共同作用对密封动环应力、应变、变形的影响。综合比较了不同工况下密封动环变形情况;同一槽深、槽数,不同槽型的密封动环在相同边界条件下引起的变形不同;槽型、槽深、槽数在任两个变量相同条件下得到的结果也有所不同。通过综合分析优选出了适合本文油浆泵设计的干气密封端面动环的槽型、槽数、槽深情况。同时,为进一步综合分析密封端面槽提供了思路。
二、泵用螺旋槽干气密封的改造（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、泵用螺旋槽干气密封的改造（论文提纲范文）
（1）摩擦副结构优化及其端面密封性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的和意义 |
| 1.2 课题研究背景 |
| 1.3 摩擦副密封性能的研究现状 |
| 1.3.1 非接触式机械密封动环螺旋槽性能研究 |
| 1.3.2 接触式机械密封摩擦副温度场及热—结构耦合研究 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第2章 动环螺旋槽干气密封的数值模拟分析 |
| 2.1 Fluent模拟流程 |
| 2.2 螺旋槽干气密封的基本结构及密封机理 |
| 2.2.1 基本结构 |
| 2.2.2 密封机理 |
| 2.2.3 力学模型与受力分析 |
| 2.3 模型的建立 |
| 2.3.1 几何模型 |
| 2.3.2 计算模型 |
| 2.4 网格划分 |
| 2.5 单螺旋角槽数值模拟 |
| 2.5.1 单螺旋角槽计算条件 |
| 2.5.2 螺旋角对密封性能的影响 |
| 2.5.3 槽数对干气密封的影响 |
| 2.5.4 转速对干气密封的影响 |
| 2.5.5 入口压力对干气密封的影响 |
| 2.5.6 槽深对干气密封的影响 |
| 2.5.7 气膜厚度对干气密封的影响 |
| 2.6 双螺旋角槽数值模拟 |
| 2.6.1 模型建立 |
| 2.6.2 双螺旋角公差相差为2°的配合模拟 |
| 2.6.3 双螺旋角公差为3°的配合模拟 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 接触式机械密封摩擦副端面数值分析 |
| 3.1 接触式机械密封结构和摩擦副试件介绍 |
| 3.2 接触式机械密封摩擦副热-结构数值模拟 |
| 3.3 接触式机械密封数值模型 |
| 3.4 接触式机械密封数值模拟的边界条件 |
| 3.4.1 热边界条件 |
| 3.4.2 结构力学边界条件 |
| 3.5 接触式机械密封摩擦副数值模拟结果 |
| 3.5.1 不同转速下的数值模拟结果 |
| 3.5.2 不同压差下的数值模拟结果 |
| 3.5.3 不同材料配对的数值模拟结果 |
| 3.5.4 不同弹簧压力下的数值模拟结果 |
| 3.5.5 不同端面宽度的数值模拟结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 接触式机械密封综合性能试验 |
| 4.1 接触式机械密封试验安排 |
| 4.2 密封试验系统 |
| 4.2.1 主体系统 |
| 4.2.2 功能系统 |
| 4.2.3 试件 |
| 4.3 接触式机械密封动压试验 |
| 4.3.1 定压力变转速试验 |
| 4.3.2 定转速变压力试验 |
| 4.4 摩擦副摩擦磨损特性试验 |
| 4.4.1 摩擦磨损试验装置简介 |
| 4.4.2 试验流程 |
| 4.4.3 变工况对摩擦系数的影响分析 |
| 4.5 本章总结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 全文内容总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（2）新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 课题研究背景及意义 |
| 1.3 干气密封的发展及现状 |
| 1.3.1 干气密封发展历程 |
| 1.3.2 国外干气密封研究历程及现状 |
| 1.3.3 国内干气密封研究历程及现状 |
| 1.4 本文研究方法及内容 |
| 1.5 关键问题及创新点 |
| 第2章 螺旋槽干气密封基本理论 |
| 2.1 螺旋槽干气密封基本工作原理与结构 |
| 2.1.1 干气密封基本结构 |
| 2.1.2 工作原理 |
| 2.2 干气密封主要性能参数 |
| 2.3 影响螺旋槽干气密封的主要因素 |
| 2.3.1 几何结构参数 |
| 2.3.2 操作环境与条件 |
| 2.4 几何参数及工况的选择 |
| 2.5 密封环所用材料的选择 |
| 2.6 干气密封的研究方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 新型螺旋槽与螺旋槽密封性能对比 |
| 3.1 干气密封流场计算理论 |
| 3.2 Fluent软件介绍 |
| 3.3 气膜流场理论分析 |
| 3.3.1 新型螺旋槽干气密封物理模型 |
| 3.3.2 干气密封流场基本假设 |
| 3.3.3 端面流体的流动状态的判断 |
| 3.3.4 干气密封流体控制方程 |
| 3.4 几何模型的建立及求解 |
| 3.4.1 新型螺旋槽干气密封的几何模型 |
| 3.4.2 网格划分 |
| 3.4.3 网格独立性验证 |
| 3.5 新型槽网格划分及边界条件设置 |
| 3.6 不同转速下新型螺旋槽与螺旋槽密封性能对比 |
| 3.6.1 不同转速下两种槽型的动压云图 |
| 3.6.2 不同转速对两种槽型的开启力影响 |
| 3.6.3 不同转速对两种槽型的泄漏量影响 |
| 3.6.4 不同转速对两种槽型的气膜刚度的影响 |
| 3.6.5 不同转速对两种槽型的刚漏比的影响 |
| 3.7 不同入口压力下新型螺旋槽与螺旋槽密封性能对比 |
| 3.7.1 不同入口压力下两种槽型的动压云图 |
| 3.7.2 不同入口压力对两种槽型开启力的影响 |
| 3.7.3 不同入口压力对两种槽型泄漏量的影响 |
| 3.7.4 不同入口压力对两种槽型气膜刚度的影响 |
| 3.7.5 不同入口压力对两种槽型刚漏比的影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 新型螺旋槽的几何参数优化 |
| 4.1 新型螺旋槽的工况选择 |
| 4.2 不同气膜厚度对新型螺旋槽性能的影响 |
| 4.3 不同开槽深度对新型螺旋槽性能的影响 |
| 4.4 不同开槽数对新型螺旋槽密封性能的影响 |
| 4.6 不同螺旋角对新型螺旋槽性能的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 两种槽型干气密封流固耦合分析 |
| 5.1 流固耦合分析基础及重要性 |
| 5.2 ANSYS流固耦合分析介绍 |
| 5.2.1 单向流固耦合 |
| 5.2.2 双向流固耦合 |
| 5.3 流固耦合基本方程 |
| 5.3.1 流体控制方程 |
| 5.3.2 固体控制方程 |
| 5.4 密封环模型建立及网格划分 |
| 5.4.1 密封环模型的建立 |
| 5.4.2 密封环的网格划分 |
| 5.5 密封环的受力分析与材料选择 |
| 5.5.1 流体进入干气密封环模型 |
| 5.5.2 干气密封密封环的受力示意图 |
| 5.5.3 密封环材料选择与受力后可能发生形变的位置 |
| 5.6 干气密封流固耦合过程 |
| 5.7 流固耦合下的密封环应力分析 |
| 5.7.1 干气密封动环流固耦合应力分析 |
| 5.7.2 干气密封静环流固耦合应力分析 |
| 5.7.3 不同转速下流固耦合对干气密封环应力影响 |
| 5.7.4 不同入口压力下流固耦合对干气密封环应力影响 |
| 5.8 流固耦合下的干气密封形变分析 |
| 5.8.1 干气密封动环流固耦合变形分析 |
| 5.8.2 干气密封静环流固耦合变形分析 |
| 5.8.3 不同转速下流固耦合对干气密封环形变影响 |
| 5.8.4 不同入口压力下流固耦合对干气密封环形变影响 |
| 5.9 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 1 结论 |
| 2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）高速气液混相动压密封机理及动力润滑特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 气液混相动压密封 |
| 1.2.1 气液混相动压密封基本结构 |
| 1.2.2 气液混相动压密封工作原理 |
| 1.2.3 气液混相动压密封型槽技术 |
| 1.3 研究进展 |
| 1.3.1 非接触机械密封稳态性能研究 |
| 1.3.2 非接触机械密封动态性能研究 |
| 1.3.3 非接触机械密封试验研究 |
| 1.3.4 密封材料摩擦磨损特性研究 |
| 1.4 本文研究内容与研究路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究路线 |
| 第二章 气液混相动压密封的稳态特性 |
| 2.1 气液混相动压密封的几何模型 |
| 2.2 气液混相动压密封稳态特性分析数学模型 |
| 2.2.1 气液混相动压密封耦合分析模型 |
| 2.2.2 气液混相动压密封的膜压控制方程 |
| 2.2.3 气液混相动压密封的能量方程 |
| 2.2.4 气液混相动压密封的传热方程 |
| 2.2.5 气液混相动压密封的平衡方程 |
| 2.2.6 气液混相动压密封稳态特性参数 |
| 2.3 气液混相动压密封的流固热耦合分析 |
| 2.3.1 数值算法 |
| 2.3.2 流固热耦合分析流程 |
| 2.3.3 计算方法的正确性验证 |
| 2.3.4 气液混相动压密封的密封机理 |
| 2.4 气液混相动压密封的稳态特性分析 |
| 2.4.1 气液混相动压密封稳态特性的流固热耦合分析 |
| 2.4.2 工况参数的影响 |
| 2.4.3 螺旋槽结构参数的影响 |
| 2.4.4 动环结构参数对端面变形的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 气液混相动压密封的微扰动态特性 |
| 3.1 气液混相动压密封动态特性分析物理模型 |
| 3.2 气液混相动压密封动态特性分析数学模型 |
| 3.2.1 气液混相动压密封动态雷诺方程 |
| 3.2.2 动态特性系数的推导 |
| 3.2.3 数值求解方法 |
| 3.3 气液混相动压密封动态特性分析 |
| 3.3.1 动态特性的流固热耦合分析 |
| 3.3.2 工况参数的影响 |
| 3.3.3 螺旋槽结构参数的影响 |
| 3.4 气液混相动压密封动态追随性 |
| 3.4.1 运动方程求解 |
| 3.4.2 静环响应运动分析 |
| 3.4.3 瞬态膜厚分析 |
| 3.4.4 气液混相流体对密封动态追随性的影响 |
| 3.4.5 系统力学性能参数对密封动态追随性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 气液混相动压密封的试验研究 |
| 4.1 试验系统 |
| 4.1.1 试验方案设计 |
| 4.1.2 试验系统搭建 |
| 4.1.3 试验台搭建 |
| 4.2 测量参数及仪表标定 |
| 4.2.1 泄漏率测量 |
| 4.2.2 温度测量 |
| 4.2.3 弹簧刚度测量 |
| 4.2.4 膜厚测量 |
| 4.3 试验结果与讨论 |
| 4.3.1 气液混相动压密封的泄漏率 |
| 4.3.2 气液混相动压密封的温度 |
| 4.3.3 气液混相动压密封的膜厚 |
| 4.3.4 气液混相动压密封运转耐久试验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 气液混相动压密封启停过程端面摩擦磨损试验研究 |
| 5.1 试验方法 |
| 5.1.1 试验装置 |
| 5.1.2 四种润滑条件 |
| 5.1.3 试验件 |
| 5.1.4 试验步骤 |
| 5.2 摩擦系数 |
| 5.2.1 四种润滑条件下的摩擦系数 |
| 5.2.2 启动过程中摩擦系数的变化 |
| 5.2.3 摩擦副材料及表面开槽对摩擦系数的影响 |
| 5.3 摩擦温度 |
| 5.4 微观形貌 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及专利情况 |
| 作者及导师简介 |
| 附件 |
（4）天然气离心式压缩机干气密封动环的数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外干气密封研究现状 |
| 1.2.2 国内干气密封研究现状 |
| 1.3 干气密封技术发展趋势 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第二章 干气密封研究基础 |
| 2.1 干气密封系统基本结构 |
| 2.1.1 干气密封工作原理、特点及应用 |
| 2.1.2 干气密封受力分析 |
| 2.1.3 干气密封主要性能参数 |
| 2.1.4 影响干气密封密封性能的主要因素 |
| 2.2 气膜流场性质判定 |
| 2.2.1 气膜连续性判定 |
| 2.2.2 气膜流动状态判定 |
| 2.2.3 干气密封气膜压力分布 |
| 2.3 有连通环槽螺旋槽干气密封 |
| 2.3.1 基本结构 |
| 2.3.2 连通环槽的槽型 |
| 2.3.3 密封端面主要几何参数设计 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 干气密封数字模拟研究理论基础 |
| 3.1 计算流体力学软件CFD简介 |
| 3.2 计算流体力学求解器Fluent软件 |
| 3.3 气膜流动计算方程 |
| 3.3.1 斯托克斯方程(N-S方程) |
| 3.3.2 连续性方程 |
| 3.3.3 状态方程 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 有连通环槽螺旋槽干气密封数值模拟 |
| 4.1 模型建立 |
| 4.1.1 几何模型 |
| 4.1.2 操作参数和结构参数 |
| 4.2 网格划分及边界设置 |
| 4.2.1 几何模型的网格划分 |
| 4.2.2 几何模型的边界设置 |
| 4.2.3 网格无关性检测 |
| 4.3 Fluent求解过程 |
| 4.3.1 参数设定和网格文件读入 |
| 4.3.2 设定求解器参数 |
| 4.3.3 初始化流场和迭代 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.5 密封性能参数计算 |
| 4.5.1 开启力计算 |
| 4.5.2 泄漏量数值求解 |
| 4.5.3 气膜刚度计算 |
| 4.6 操作参数对密封性能影响 |
| 4.6.1 转速对密封性能的影响 |
| 4.6.2 压力对密封性能的影响 |
| 4.7 几何参数对密封性能的影响 |
| 4.7.1 不同连通环槽宽对密封性能的影响 |
| 4.7.2 槽堰宽比对密封性能的影响 |
| 4.7.3 螺旋槽数对密封性能的影响 |
| 4.7.4 膜厚对干气密封性能的影响 |
| 4.7.5 动压槽深对干气密封性能的影响 |
| 4.7.6 螺旋角对干气密封性能的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 不同截面槽型连通环槽对密封性能的影响 |
| 5.1 几种连通环槽截面结构 |
| 5.2 模型建立 |
| 5.2.1 几何模型 |
| 5.2.2 操作参数和结构参数 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 气膜压力分布 |
| 5.3.2 不同转速密封性能对比 |
| 5.3.3 不同压力密封性能对比 |
| 5.4 综合对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 干气密封实验研究 |
| 6.1 实验目的 |
| 6.2 实验设备及相关参数 |
| 6.2.1 实验参数 |
| 6.3 实验步骤 |
| 6.3.1 静压试验 |
| 6.3.2 动压实验部分数据 |
| 6.4 实验数据结果分析 |
| 6.4.1 只改变压力对密封性能的影响 |
| 6.4.2 只改变转速对密封性能的影响 |
| 6.5 实验结果和模拟结果的比较分析 |
| 6.5.1 仅改变转速对密封性能的影响 |
| 6.5.2 仅改变压力对密封性能的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）干气密封DLC薄膜织构表面摩擦学特性试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景与意义 |
| 1.2 干气密封简介 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 机械密封的发展及研究现状 |
| 1.3.2 DLC镀膜及其摩擦性能的研究 |
| 1.3.3 微纳织构及其表面摩擦性能的研究 |
| 1.3.4 微织构薄膜表面摩擦性能的研究 |
| 1.3.5 干气密封摩擦振动特性的试验研究 |
| 1.4 论文来源与研究的主要内容 |
| 1.4.1 论文来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.5 论文的创新点及关键性问题 |
| 1.5.1 论文的创新性 |
| 1.5.2 关键性问题 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 干气密封摩擦性能测试系统的确定 |
| 2.1 实验方案 |
| 2.1.1 实验目的 |
| 2.1.2 实验方法及步骤 |
| 2.2 试件的选取与制备 |
| 2.2.1 常用的端面密封材料 |
| 2.2.2 微织构DLC薄膜密封环端面的加工 |
| 2.2.3 螺旋槽密封环的制备 |
| 2.3 测试装置 |
| 2.3.1 摩擦性能试验设备 |
| 2.3.2 摩擦振动特性的试验设备 |
| 2.3.3 表面形貌测试仪器 |
| 2.4 摩擦磨损试验内容 |
| 2.5 分项试验 |
| 2.5.1 摩擦系数测试 |
| 2.5.2 摩擦振动试验 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 干气密封DLC薄膜微织构表面摩擦特性试验 |
| 3.1 摩擦特性研究的必要性 |
| 3.2 织构表面与光面对摩擦性能影响的对比分析 |
| 3.3 微织构对干气密封摩擦性能的影响 |
| 3.3.1 凹坑直径对摩擦性能的影响 |
| 3.3.2 面密度对摩擦性能的影响 |
| 3.3.3 小结 |
| 3.4 工况对干气密封DLC膜织构表面摩擦性能的影响 |
| 3.4.1 载荷对摩擦性能的影响 |
| 3.4.2 转速对摩擦性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 干气密封端面摩擦振动特性试验分析 |
| 4.1 摩擦振动理论与研究 |
| 4.1.1 粘滑理论 |
| 4.1.2 减振降噪的研究 |
| 4.2 摩擦振动试验 |
| 4.2.1 试件和参数条件 |
| 4.2.2 试验原理 |
| 4.3 摩擦振动信号的频谱分析 |
| 4.3.1 信号谐波小波包变换 |
| 4.4 摩擦振动的时域特征提取与分析 |
| 4.4.1 织构表面与光面对摩擦振动特性影响的对比分析 |
| 4.4.2 织构面密度对振动的影响 |
| 4.4.3 凹坑直径对摩擦振动特性的影响 |
| 4.4.4 螺旋槽对摩擦振动特性的影响 |
| 4.5 摩擦振动的频谱特征的提取与分析 |
| 4.5.1 摩擦振动信号特征提取 |
| 4.5.2 振动加速度信号处理 |
| 4.6 本章小结 |
| 总结和展望 |
| 1 总结 |
| 2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间获得的科研成果目录 |
（6）螺旋槽上游泵送液膜密封内流场特性及自清洗研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 非接触式机械密封磨粒磨损 |
| 1.2.2 螺旋槽密封端面微间隙流场研究 |
| 1.2.3 密封端面固液两相润滑研究 |
| 1.3 现阶段研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 第二章 计算模型及流体动压润滑理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本假设 |
| 2.3 几何模型 |
| 2.4 流体动压润滑理论 |
| 2.5 网格划分及边界条件设定 |
| 2.5.1 网格划分与计算域 |
| 2.5.2 边界条件的设定 |
| 2.6 计算方法可行性验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 螺旋槽上游泵送流场冲刷特性及改进设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 两种槽根结构处流体流动差异 |
| 3.3 微间隙液膜流场分析结果 |
| 3.3.1 圆角半径 |
| 3.3.2 槽深 |
| 3.3.3 螺旋角 |
| 3.3.4 槽径比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 螺旋槽型槽自清洁实验装置 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置 |
| 4.2.1 实验装置系统 |
| 4.2.2 密封系统 |
| 4.3 实验所需设备 |
| 4.3.1 激光打标机 |
| 4.3.2 台阶仪 |
| 4.4 实验步骤 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 螺旋槽密封自清洁实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试件参数及工况参数 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.3.1 石墨环磨损情况 |
| 5.3.2 金属环磨损情况 |
| 5.3.3 端面颗粒分布情况 |
| 5.4 磨损机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 学位论文数据集 |
（7）螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号注释 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 干气密封工作原理及结构 |
| 1.3 课题研究意义 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 主要研究内容及方法 |
| 1.5.1 课题主要研究内容 |
| 1.5.2 课题的研究方法 |
| 1.6 创新点及关键性科学问题 |
| 第2章 润滑与摩擦理论研究 |
| 2.1 润滑与摩擦基本理论 |
| 2.1.1 流体润滑与摩擦 |
| 2.1.2 边界润滑与摩擦 |
| 2.1.3 混合润滑与摩擦 |
| 2.2 干气密封的润滑密封与摩擦机理 |
| 2.3 研究方法及计算软件 |
| 2.3.1 数值计算方法 |
| 2.3.2 数值计算软件 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 气膜动力润滑数学模型的建立与参数计算 |
| 3.1 润滑气膜压力控制方程的建立 |
| 3.1.1 雷诺方程的基本应用 |
| 3.1.2 润滑气膜计算分析模型 |
| 3.1.3 雷诺方程的简化及无量纲化 |
| 3.1.4 雷诺方程的离散及迭代 |
| 3.2 润滑气膜厚度控制方程的建立 |
| 3.3 数值计算网格及边界条件 |
| 3.3.1 数值计算网格的划分 |
| 3.3.2 定解条件的设定 |
| 3.3.3 迭代计算及收敛条件 |
| 3.4 相关特性参数计算 |
| 3.4.1 润滑气膜开启力 |
| 3.4.2 润滑气膜摩擦力 |
| 3.4.3 润滑气膜摩擦力矩 |
| 3.4.4 润滑气膜摩擦系数 |
| 3.4.5 润滑气膜摩擦功耗 |
| 3.4.6 润滑气膜粘性耗散温升 |
| 3.5 MATLAB程序计算流程 |
| 3.6 求解参数的确定 |
| 3.7 MATLAB数值计算结果输出及分析 |
| 3.7.1 润滑气膜的厚度分布 |
| 3.7.2 润滑气膜的压力分布 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 螺旋槽干气密封润滑气膜的仿真模拟 |
| 4.1 润滑气膜的仿真模拟求解 |
| 4.1.1 计算流域几何模型的建立 |
| 4.1.2 ICEM网格划分 |
| 4.1.3 边界条件及求解设置 |
| 4.1.4 网格无关性验证 |
| 4.2 Fluent仿真模拟结果输出及分析 |
| 4.2.1 润滑气膜压力分布 |
| 4.2.2 润滑气膜速度分布 |
| 4.3 两种数值计算方法的对比分析 |
| 4.3.1 计算结果吻合性分析 |
| 4.3.2 计算过程的比较 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 润滑气膜摩擦特性影响因素的实例分析 |
| 5.1 工况参数对润滑气膜摩擦特性参数的影响 |
| 5.1.1 转速对润滑气膜摩擦特性的影响 |
| 5.1.2 介质压力对润滑气膜摩擦特性的影响 |
| 5.1.3 平均气膜厚度对润滑气膜摩擦特性的影响 |
| 5.2 结构参数对润滑气膜摩擦特性参数的影响 |
| 5.2.1 螺旋角对润滑气膜摩擦特性的影响 |
| 5.2.2 槽深对润滑气膜摩擦特性的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
| 附录B 气膜润滑摩擦特性参数MATLAB计算程序 |
（8）摩擦副界面微造型序列干气密封稳态流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 螺旋槽干气密封研究现状 |
| 1.3.2 表面微型结构研究现状 |
| 1.4 课题的研究思路与内容 |
| 1.5 课题的创新点与关键性问题 |
| 1.5.1 课题创新点 |
| 1.5.2 关键性问题 |
| 第2章 干气密封基本理论及复合界面流场仿真模拟 |
| 2.1 干气密封结构及其工作原理 |
| 2.1.1 螺旋槽干气密封结构及其工作原理 |
| 2.1.2 微造型复合界面干气密封基本结构 |
| 2.2 密封环端面微造型几何模型建立 |
| 2.3 气膜流场的基本假设 |
| 2.4 气膜流场流动状态计算模型 |
| 2.4.1 层流流动计算模型 |
| 2.4.2 湍流流动计算模型 |
| 2.5 仿真模拟软件及其流程概述 |
| 2.5.1 计算前处理 |
| 2.5.2 计算求解器 |
| 2.5.3 计算后处理 |
| 2.6 网格划分 |
| 2.7 边界条件及求解设置 |
| 2.8 网格无关性验证 |
| 2.9 气膜流场速度分布与流态计算分析 |
| 2.10 本章小结 |
| 第3章 复合界面流场分析及微孔参数对干气密封性能的影响 |
| 3.1 不同复合界面下的润滑气膜流场对比分析 |
| 3.1.1 润滑气膜压力 |
| 3.1.2 润滑气膜速度 |
| 3.1.3 润滑气膜壁面剪切力 |
| 3.2 不同工况与不同微孔覆盖比对干气密封性能的影响 |
| 3.2.1 不同介质压力与不同微孔覆盖比对干气密封性能的影响 |
| 3.2.2 不同转速与不同微孔覆盖比对干气密封性能的影响 |
| 3.3 不同微孔覆盖比的微造型复合润滑气膜流场对比分析 |
| 3.3.1 润滑气膜压力 |
| 3.3.2 润滑气膜速度 |
| 3.3.3 润滑气膜壁面剪切力 |
| 3.4 复合界面微孔结构参数对干气密封性能的影响 |
| 3.4.1 微孔密度对干气密封性能的影响 |
| 3.4.2 微孔深度对干气密封性能的影响 |
| 3.4.3 微孔直径对干气密封性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 复合界面螺旋槽结构参数对气膜刚度的影响计算与分析 |
| 4.1 气膜厚度对气膜刚度的影响计算与分析 |
| 4.1.1 不同气膜厚度气膜开启力的计算 |
| 4.1.2 拟合气膜开启力关于气膜厚度的多项式 |
| 4.1.3 气膜厚度关于气膜刚度的计算与分析 |
| 4.2 螺旋槽槽深对气膜刚度的影响计算与分析 |
| 4.2.1 不同槽深气膜开启力的计算 |
| 4.2.2 拟合气膜开启力关于槽深的多项式 |
| 4.2.3 槽深关于气膜刚度的计算与分析 |
| 4.3 螺旋槽槽数对气膜刚度的影响计算与分析 |
| 4.3.1 不同槽数气膜开启力的计算 |
| 4.3.2 拟合气膜开启力关于槽数的多项式 |
| 4.3.3 槽数关于气膜刚度的计算与分析 |
| 4.4 螺旋角对气膜刚度的影响计算与分析 |
| 4.4.1 不同螺旋角气膜开启力的计算 |
| 4.4.2 拟合气膜开启力关于螺旋角的多项式 |
| 4.4.3 螺旋角关于气膜刚度的计算与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
（9）螺旋槽干气密封环端面摩擦系数的测试与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 干气密封发展简介及国内外研究现状 |
| 1.1.1 干气密封技术发展简史 |
| 1.1.2 国内外研究现状 |
| 1.1.3 典型端面结构 |
| 1.2 干气密封的工作原理 |
| 1.2.1 密封性能参数 |
| 1.2.2 密封面加工槽的动压效应 |
| 1.3 干气密封接触摩擦简介 |
| 1.4 本论文研究意义、内容、目的及创新性 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 研究目的 |
| 1.4.4 创新性 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 螺旋槽干气密封端面摩擦系数的测试试验 |
| 2.1 试件及试验参数 |
| 2.1.1 试样参数 |
| 2.1.2 密封环端面材料 |
| 2.1.3 试样的加工 |
| 2.2 试验测试装置 |
| 2.2.1 端面摩擦磨损试验机简介 |
| 2.2.2 端面摩擦磨损试验测试装置 |
| 2.2.3 表面形貌测量设备 |
| 2.3 摩擦磨损试验内容 |
| 2.3.1 试验方案 |
| 2.3.2 试验步骤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 干摩擦条件下光面环摩擦系数的分析 |
| 3.1 类金刚石薄膜简介 |
| 3.1.1 镀膜技术简介 |
| 3.1.2 表面形貌的简介 |
| 3.3 同种工况下两种不同摩擦副材料的摩擦系数对比分析 |
| 3.3.1 不同摩擦副材料摩擦系数随着时间的变化 |
| 3.3.2 不同摩擦副材料平均摩擦系数的变化 |
| 3.3.3 摩擦系数的波动性分析 |
| 3.4 不同工况下两端面摩擦系数的对比 |
| 3.4.1 载荷对端面间摩擦系数的影响 |
| 3.4.2 转速对端面间摩擦系数的影响 |
| 3.4.3 载荷和转速对摩擦系数波动性的影响 |
| 3.5 不同螺旋角度下摩擦系数的对比分析 |
| 3.5.1 不同螺旋槽角度下石墨环摩擦系数对比 |
| 3.5.2 不同螺旋角下石墨环摩擦系数波动性分析 |
| 3.5.3 不同螺旋角度下镀DLC薄膜碳化硅环摩擦系数对比 |
| 3.5.4 不同螺旋角下镀DLC薄膜碳化硅环摩擦系数波动性分析 |
| 3.5.5 不同螺旋角碳化硅端面环表面粗糙度的分析 |
| 3.5.6 碳化硅端面环表面磨损分析 |
| 3.6 不同螺旋角摩擦机理分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 干摩擦条件下织构环摩擦系数的测试 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微坑密度和直径对摩擦系数的影响 |
| 4.2.1 不同织构密度对摩擦系数的影响 |
| 4.2.2 不同织构直径对摩擦系数的影响 |
| 4.3 表面织构和碳化硅涂层对摩擦系数的对比分析 |
| 4.4 织构化对摩擦系数波动的影响 |
| 4.5 织构化表面粗糙度分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A:攻读硕士期间发表论文目录 |
（10）油浆泵机械密封结构改进及热流固耦合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 机械密封国内外发展现状 |
| 1.3 机械密封技术研究概况 |
| 1.3.1 接触式机械密封 |
| 1.3.2 非接触式机械密封 |
| 1.4 本课题研究的内容及方法 |
| 2 油浆泵用机械密封的分析与结构设计 |
| 2.1 油浆泵原用机械密封分析 |
| 2.1.1 油浆泵原用结构及运行工况 |
| 2.1.2 油浆泵原用密封结构失效分析 |
| 2.2 油浆泵新型密封结构设计 |
| 2.2.1 新型机械密封设计 |
| 2.2.2 油浆泵密封原理 |
| 2.2.3 油浆泵干气控制过程 |
| 2.3 油浆泵干气密封的技术优势 |
| 2.4 油浆泵密封结构计算 |
| 2.4.1 油浆泵干气密封动环设计 |
| 2.4.2 油浆泵干气密封弹簧设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 油浆泵干气密封数值求解基础 |
| 3.1 油浆泵端面热流固耦合分析基础 |
| 3.2 干气密封流场控制方程 |
| 3.2.1 端面流场流态的判断 |
| 3.2.2 流体控制方程的推导 |
| 3.2.3 流体控制方程边界条件 |
| 3.2.4 控制方程数值求解 |
| 3.3 热耦合分析基本理论 |
| 3.3.1 有限单元法计算基础 |
| 3.3.2 温度插值函数 |
| 3.3.3 有限元法变分思路 |
| 3.4 温度场边界条件 |
| 3.4.1 摩擦副热源强度 |
| 3.4.2 密封动环换热系数计算 |
| 3.4.3 热量分配 |
| 3.4.4 热边界条件 |
| 3.4.5 热应力场的计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 油浆泵密封数值分析 |
| 4.1 数值分析模型建立 |
| 4.2 热流固耦合数值分析 |
| 4.2.1 网格划分及边界条件设置 |
| 4.2.2 流场结果分析 |
| 4.2.3 温度场结果分析 |
| 4.2.4 变工况条件下密封性能分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
| 致谢 |
四、泵用螺旋槽干气密封的改造（论文参考文献）
- [1]摩擦副结构优化及其端面密封性能研究[D]. 姜紫薇. 吉林化工学院, 2021(01)
- [2]新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究[D]. 张献中. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]高速气液混相动压密封机理及动力润滑特性研究[D]. 李世聪. 北京化工大学, 2020
- [4]天然气离心式压缩机干气密封动环的数值模拟[D]. 何飞. 西安石油大学, 2020(11)
- [5]干气密封DLC薄膜织构表面摩擦学特性试验研究[D]. 陈德林. 兰州理工大学, 2020
- [6]螺旋槽上游泵送液膜密封内流场特性及自清洗研究[D]. 孙宇. 浙江工业大学, 2020(11)
- [7]螺旋槽干气密封气膜润滑摩擦特性研究[D]. 徐洁. 兰州理工大学, 2019(09)
- [8]摩擦副界面微造型序列干气密封稳态流场特性研究[D]. 陈传刚. 兰州理工大学, 2019(09)
- [9]螺旋槽干气密封环端面摩擦系数的测试与分析[D]. 赵海红. 兰州理工大学, 2018(09)
- [10]油浆泵机械密封结构改进及热流固耦合分析[D]. 朱军帅. 西华大学, 2018(01)