螺旋槽端面密封的刚度特性

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新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究

新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究新型螺旋槽干气密封流场特性分析及流固耦合研究摘要：干气密封是工业领域中常见的一种密封方式，其性能直接影响着设备的可靠性和效率。

本文基于新型螺旋槽干气密封结构，通过建立数学模型，对其流场特性进行了分析，并研究了其流固耦合效应。

研究结果表明，新型螺旋槽干气密封具有较好的密封性能，并且在流体力学和固体力学之间存在明显的相互作用。

关键词：干气密封；流场特性；流固耦合；螺旋槽1. 引言干气密封作为一种重要的密封方式，广泛应用于机械设备中，例如压缩机、风机等。

其密封性能直接影响着设备的可靠性和效率。

传统的干气密封结构存在一些缺陷，如泄漏、摩擦、磨损等问题。

因此，研究新型螺旋槽干气密封的流场特性以及其与固体力学的耦合效应具有重要的理论和实际意义。

2. 数学模型建立基于流体力学方程和固体力学方程，建立了新型螺旋槽干气密封的数学模型。

其中，流体力学方程描述了流场的运动规律，固体力学方程描述了密封槽的变形规律。

通过对模型的求解，可以得到流场的分布情况和密封槽的变形情况。

3. 流场特性分析利用数值仿真方法，对新型螺旋槽干气密封的流场特性进行了分析。

结果显示，螺旋槽的存在可以有效减小气体的泄漏量，提高了密封性能。

此外，螺旋槽还能够改变流体流动的方向和速度分布，从而降低了摩擦和磨损。

4. 流固耦合研究将流体力学方程和固体力学方程耦合起来，研究了新型螺旋槽干气密封的流固耦合效应。

结果表明，密封槽的变形会影响流场的分布情况，而流场的变化也会对密封槽的变形产生一定影响。

因此，在设计新型螺旋槽干气密封时，需要充分考虑流体力学和固体力学之间的相互作用。

5. 结论通过对新型螺旋槽干气密封的流场特性进行分析和流固耦合研究，得出以下结论：新型螺旋槽干气密封具有较好的密封性能，在减小泄漏量、降低摩擦和磨损方面具有优势；流体力学和固体力学之间存在明显的相互作用，需要在设计中予以考虑。

经过数学模型的建立和流场特性分析，我们得出结论：新型螺旋槽干气密封具有较好的密封性能，可以有效减小气体的泄漏量，提高密封效果。

轴向微小扰动下螺旋槽气体端面密封气膜特性分析

膜刚度系数和阻尼系数的影响显著，而低频率数及正锥度对刚度系数和阻尼系数影响较小。随着
轴向激励频率的增大，同压缩数及锥度下的刚度和阻尼系数逐渐趋于相同值。不关键词：螺旋槽；气体端画密封；气膜特性；有限元中图分类号：Ｔ１６Ｈ３文ａｉｎｇｖｒｉｇｔｅｇｓｆｍｅｗｅｎｔｅｓａａｅｓｒｃ：ｅｅｕｔｏｅｎｎｈａｉｂｔｅｈｅｌｆｃｓ—— ｄｎｍｉＲｅｎｌｓｅｏｌｙａｃｖｏｄ
ＡｎｌｓｓｏｈｓＦｉｍｈｖｏｆＳｉａｒｏｅＧａｃｅｌａｙｉｆｔｅＧａｌＢｅａｉｒｏｐｒｌＧｏｖｓＦａｅＳａｓＵｎｅｇｉｇＳａｌＡｘａｒｕｂｔｏｄｒｏｎｍｌｉｌＰｅｔｒａｉｎ
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第３卷增刊６２００７年８月文章编号：１０４６２０）刊一０５０００７６（０７增００５
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ＰＥＴＲＯＣＨＥＩＥＱＵＩＭＥＮＴＭＣＡＩｔ
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螺旋槽机械密封密封性能及其结构优化设计

螺旋槽机械密封密封性能及其结构优化设计摘要：现代工业中，存在着许多大功率、高转速流体机械，传统的接触式机械密封难以满足如此苛刻的条件，虽然通过合理的设计结构、选择良好的材料以及辅助设备可以改善密封性能，但彻底解决密封端面的摩擦磨损与密封性能的矛盾较为困难。

通过对端面加工微织构可以有效的在保证密封性的同时减小磨损，延长机械密封的寿命。

关键词：表面织构、螺旋槽、机械密封、摩擦学对于旋转式机械设备来说，机械密封是不可或缺的组成部分，其功能主要解决旋转轴与壳体间的泄露问题。

机械密封的基本组成主要包括：端面密封副、辅助密封、补偿机构和传动机构，依靠成对的动静环在密封介质的压力和其他辅助元件共同作用下，两环接触端面相互贴合从而实现密封的目的。

本机械密封密封性能的研究因其工作稳定、泄露少、使用寿命长等优点，将被广泛应用于石油、化工、电力、冶金等行业。

如果这项技术理论成熟，并且具有相应的实验成果支持，可以大幅度提高工件使用寿命，减少磨损，带来一定的社会经济效益[1]。

1.机械密封的研究1.1织构化机械密封的研究上个世纪60年代，约翰克兰公司率先研制出螺旋槽气膜密封并进行了试验研究。

1900年前后，螺旋槽上游泵送机械密封也逐渐发展起来，并在工业中开始运用。

与干气密封不同的是，上游泵送机械密封是将低压侧泄漏的介质通过螺旋槽反送回高压侧，从而实现零泄漏或零逸出。

1994年国内的张俊玲等提出一种适用于高速旋转的环形-螺旋槽端面密封结构，并认为该种结构在高速旋转过程中既可以产生流体动压又具有泵汲作用。

宋鹏云探讨了螺旋槽密封的解析求解方法并分析一般工况和螺旋槽几何结构参数对密封性能的影响。

WANG等在二维研究基础上利用FLUENT软件对螺旋槽型进行了三维模型的数值模拟，采用FVM求解一般的n-s方程，优化了端面结构的几何参数，并指出在干气密封中螺旋角、槽深、槽堰宽度比、槽坝宽度比会对密封性能产生显著影响。

李贵勇等考虑了密封端面径向锥度的影响，分析不同黏度下膜厚、端面径向锥度对密封特性参数的影响规律，得出径向锥度越大, 径向压力峰值、开启力和摩擦因数越小。

什么是螺旋槽端面密封结构呢？

什么是螺旋槽端面密封结构及工作原理呢？
在上期中我们简单的分享了关于什么是上游泵送机械密封的结构及特点，而今天东晟密封要跟大家分享一下关于什么是螺旋槽端面机械密封结构及密封工作原理。

螺旋槽端面的结构图
先来看一张关于螺旋槽端面的结构图，若动环外径侧为高压被密封液体（规定为上游侧或高压侧），内么侧为低压流体（可气体亦可液体，规定为下游侧或低压侧的），当动环以图示方向旋转时，在螺旋槽粘性流体动压效应的作用之下，动静环端面之间产生一层厚度极薄的液体膜（h），使动静环端面保持分离即非接触状态了。

在外径与内径压力差的作用之下，高压被密封液体产生方向由外到内的压差流Q p，而螺旋槽的流体动压效应所产生的粘性剪切流Q。

的方向由内径指向外径，与压差流Q p的方向相反，从而实现上游泵送的功能了。

这就是所谓的螺旋槽端面结构的工作原理及特点的。

水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究

了理论模型的正确性，为液体火箭发动机涡轮泵轴端密封的设计提供了理论和试验基础。
关
键
词：
文献标识码：Ａ文章编号：００２５（００－８６５１０－７８２１）５００－１０
之间的挤压速度，液膜压力。Ｐ为取一参考平面与静环表面相重合，动静环平面相距ｈ则动静环之间形成的密封间隙为。，
ｈ＝ｈ０一￣ｃｓｏｏ０一ｙｓｎｒｒｉＯ＋ｈ（）２
基金项目：中国博士后科学基金（００４１６）２１０８３７资助
写为
其是开浅槽的端面密封充分利用了高速条件下流体动压效应及泵送效应来实现端面间的非接触，大极地延长了密封的工作寿命 ¨“Ｊ。某型发动机的涡轮泵轴端采用螺旋槽端面密封，轮泵主轴高速旋转涡有利于提高密封的动压效应，因此对于液氧或者煤油等液体润滑下的性能研究逐渐受到广泛关注。国内外对螺旋槽端面密封的研究大多集中在研究气体密封，对液体作为密封介质的而密封性能研究资料甚少。国内张国渊曲Ｊ王玉、明等研究了液体润滑螺旋槽端面密封的理论和
内容包括转速、封压差变化、同槽深等对端面液密不膜压力、温升、摩擦力矩等密封性能的影响。
收稿日期：０００－８２１－９０

新型双螺旋槽端面密封性能对密封腔压力扰动的动态响应分析

关键词：双螺旋槽；端面密封；动态响应；开启力解析模型中图分类号：Ｔ１６文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０７Ｈ３２４— １０２０）２— ２３１０—
ＤｙａｃＲｅｐｎｅＡｎｌｓｏＳａａｂｒＰｅｓｒｅｔｒａｉｎｎｍｉｓｏｓａｙｉｔｅｌＣｈｍｅｒｓｕｅＰｒｕｂｔｓｏｏｗｕｌｐｒｌＧｒｏｅＦｃｅｌｆａＮｅＤｏｂｅＳｉａｏｖａｅＳａ
Ｋｅｗｏｄ：ｏｂｅｓｉａｒｏｅ；ａｅｓａ；ｙａｃｒｓｏｓｏｅｉｇｆｒｅａａｙｉａｄｌｙｒｓｄｕｌｐｒｇｏｖｆｃｅｄｎｍｉｐｎｅ；ｐｎｎｃｌｔｌｍｏｅｌｌｅｏｎｃ
ａｄｄｃｔｒｇｔｅｓｉｔａｄａｄｍｐｎｆ０・／ｗｒａｔｔｅｓａｔｉｔｎｅｎｅｔｒａｉｎｆｑｅｃ．ｄｅａｅｉｔｔｌｙｎａｉｇｏ００Ｎｓｍａｒｓｈｅｓａｌｙｕｄｒｙｐｒｂｔｕｎｙｎｏｈａｉｂ２ｎｌｂｉａｕｏｒｅ
ＬｕＫＬｕＹｎＬｕＸｉｎｆｎｉｅｉｉｇｉａｇｅｇ
（ｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏＴｉｏｇ，ｓｇｎｎｖｒｉ，ｅｉｇ１０８，ｈｎ）ＳａｅａｏａｒｆｒｌｙＴｉｈａＵｉｓｙＢｒｎ００４Ｃｉａｔｏｂｏｎｅｔ
性，时间节点需要取的很密，这样会带来计算成本的

单双列螺旋槽干气密封端面气膜刚度比较

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｒｙｇａｓｓｅａｌｗｉｔｈｄｏｕｂｌｅ－ｒｏｗｓｐｉｒｌａｇｒｏｏｖｅｓｉｓｇｅｎｅｒｌｌａｙｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｏｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｇａｓｉｌｆｍｓｔｉｆｆｎｅｓｓｔｈａｎ
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＧａｓＦｉｌｍＳｔｉｆｎｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＳｐｉｒａｌＧｒｏｏｖｅＤｒｙＧａｓｗｉｔｈＳｉｎｇｌｅ－．ｒｏｗＧｒｏｏｖｅｓａｎｄＤｏｕｂｌｅ — ｒｏｗＧｒｏｏｖｅｓ
ｄｉｓｍｏｒｅｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｄｒｙｇａｓｓｅａｌ，ｂｕｔｔｈｅｒｅｉｓｎｏｔｈｅｄｙｒｇａｓｓｅｌａｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅ — ｒｏｗｓｐｉｒｌａｇｒｏｏｖｅｓａｎ
ＬｉＹｉｎｇＳｏｎｇＰｅｎｇｙｕｎ
（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＫｕｎｍｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫｕｎｍｉｎｇＹｕｎｎａｎ６５０５００，Ｃｈｉｎａ）

液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析

液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析今天，液体润滑螺旋槽机械密封已成为工业设备的重要组成部分，可以用来防止润滑剂的泄漏，从而保护设备的正常运作。

由于螺旋槽机械密封的可靠性，它们可以用在各类工业场合，如石油和化工等。

为了确保螺旋槽机械密封的可靠性，必须进行数值分析和试验，以保证螺旋槽机械密封的可靠性和安全性。

本文旨在介绍液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析的方法和实例，为后续性能评估提供参考。

液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析一般采用实验室科学与工程模拟工具来实现，这样可以准确预测润滑液的流动状况，以及通道中液体的流动特性，如流量、流速和润滑剂分布。

通过多体动力学模型，可以研究螺旋槽机械密封在不同工作条件下的可靠性和变形情况，并对动密封性能进行系统分析。

针对液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析，可以根据实际实验数据建立模型，进而分析润滑剂泄漏的可能性。

首先，根据液体润滑螺旋槽机械密封的实际尺寸参数，建立数学模型，然后按照给定的流量和压力等参数，模拟螺旋槽机械密封的润滑剂分布情况。

最后，可以通过模拟曲线等方法，比较不同的结构参数和工作条件下的润滑剂分布情况，得出最佳的润滑剂分布状况，并预测润滑剂的流动状况。

此外，除了进行数值分析之外，对液体润滑螺旋槽机械密封性能还应对实验进行验证和确认。

这些实验包括润滑剂分布测试、机械密封可靠性测试、流量测试、径向推力测试等。

每项实验都有自己的标准，可以帮助我们评估螺旋槽机械密封的可靠性。

通过综合分析，可以有效地评估液体润滑螺旋槽机械密封的性能，从而提供给用户实用的密封设计参考。

它可以有效地抑制润滑剂的泄漏和可靠的密封，从而保障设备的正常工作。

总之，液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析是一种有效的性能评估方法，可以为用户提供可靠的设计和润滑剂泄漏的预防。

它不仅能有效节省能源，而且还可以提供可靠的密封性能和节能效果。

新型双螺旋槽端面密封主要结构参数对密封性能的影响

００～１ｒｔｆｇｏｖｄｈｔａｄｗｄｈｂｔｅ．５ａｄ１０，ｄｓｒｌａｇｅｌｓａ０。ａｅａｐｏｒａｅａｃｒ — ｆｌ５，ａｉｏｒｏｅｗｉｔｏｌｔｅｗｅｎ０２．ａｐｉｎｌｅｓｔｎ２ｒｐｒｐｉｔｃｏｄｏｎｉｎｎａｈ
行了理论研究。综合考虑较小密封泄漏量和较大的液膜刚度，计算结果表明取较小的槽深（考虑实际工作过程中启停过程带来的磨损，不宜小于ｌｍ）５，槽数ｌ５，槽台宽比０２．，螺旋角ａ０较适宜。０一ｌ个．５—１０ ≤２。
关键词：双螺旋槽；端面密封；结构参数；密封性能中图分类号：Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（０６Ｈ１６２４— １０２０）７— ４３１７—
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２００６年７月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩｎＯＮＣＡＥＮＧＩＮＥＥＮＧＲＩ
１９）７期
Ｎ．（ｅａＮ．７）ｏ７ｓｒｌｏ１９ｉ
新型双螺旋槽端面密封主要结构参数对密封性能的影响
ｉｇｔｈａｃｌｔｎｒｓｌｓｎｏｔｅｃｕａｉｅｕｔ．ｌｏＫｅｗｏｄ：ｏｂｅｓｉａｏｖｆｃｅ；ｔｕｔｒａａｅｅｓ；ｅｅｆｒａｃｙｒｓｄｕｌｐｒｇｏｅ；ａｅｓａｓｒｃｕａｐｍｔｒｓａｐｒｍｎｅｌｒｌｌｒｌｏ
ＬｕＫＬｕＹｉｇＬｕＸｉｎｆｎｉｅｉｎｉａｇｅｇ（ｔｅＫｙＬｂｒｔｙｏｒｏｇ，ｓｇｕｎｖｒｔ，ｅｉｇ１０８，ｈａＳｔｅａｏａｒｆｉｌｙＴｉｈａＵｉｓｙＢｉｎ００４Ｃｉ）ａｏＴｂｏｎｅｉｊｎ

螺旋槽气体端面密封动态特性分析

Ｆｚ一一Ｆｑ＋ＦＩ一毛ｌＺ — ｚｄｌｚｚ
Ｍｘ— Ｍｘ＋Ｍｘｑｔ一
Ｍｒ— ＭＹ＋
ｘ— ｄｘ＋Ｍｘ（、ｉ４）
１数学模型
ＭＹ一｜Ｚｒ — ｄＹｒ
式中，，ｘ，ｒ为静环在平衡位置时受到来自ＦＭｅＭｑ挠性支承的一组静态闭合力和力矩；。ＭＭ，Ｆ，。为气膜力和力矩，通过密封区域对压力积分得到；可ｋｄｋｄ，弹簧和二级密封的总刚度和阻尼； … 。。，为Ｍ静环的静态偏心产生的力矩，设静态偏心ｔ为并是相当于Ｘ轴的ＭＫｉ — 图１干气密封稳定性分析模型及坐标系如点轴２所以运动方程可写成如下形式：
一
，。、Ｌ
＋｛，ｓｎ（ ∞ｙｒｉ一 ∞ｆ，））
式中，）对应于动环从动环中心的基准点测得的数｛。据。同样，对应于静环从静环中心的基准点测得的数据。（。项只在槽区才加入。ｈ）静环所受的合力和合力矩可以表示为：
运动方程
罟｛，，，，，）丁２ｚｙ）Ａ一ｘｘｙ，ｙ
｛Ｆｚ１２２润滑方程．
，
２，
，，，＿）；＿
（５）
２．１
挠性安装的静环在惯性坐标系ｘＹｚ下的运动方程为：

螺旋槽气体端面密封动力学研究进展

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２００６年５月
润滑与密封
ＬＵＢＲＩ：Ｉ￣ＡＴＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｍａ０６ｙ２０
第５（期总第１７）７期
Ｎ．（ｅａＮ．７）ｏ５ｓｒｌｏ１７ｉ
螺旋槽气体端面密封动力学研究进展
ｄｖｌｐｎｆｔｅｔｅｒｎｌｓｓｍｅｈｄａｄｅｐｒｍｅｔｋｌｎｔｅｓａｙａｃｂｕｈｐｒ￣ｏｖｓｇｓｆｃｅｅｏｍｅｔｏｈｈｏａａｙｉｔｏｎｘｅｉｎａｓｉｓｏｈｅｄｎｍｉｓａｏｔｔｅｓｉａｌｏｅａａｅｙｌｌｌｌ＇ｓａｓｉｔｏｕｅ．ｔｉｏｎｅｕｈｔｔｅｔｅｒｎｌｓｓａｄｅｐｒｍｅｔｅｅｒｈｏｗｐｅｐｒｒｏｅａａｅｅｗａｎｒｄｃｄＩｓｐｉｔｄｏｔｔａｈｈｏｙａａｙｉｎｘｅｌｉｎａｒｓａｃｆｌｓｅｄｓｉａｇｏｖｓｇｓｆｃｌｏｌｓａｙａｃｓｔｅｄｖｌｐｎｉｅｔｏｅｄｎｍｉｓｉｈｅｅｏｍｅｔｄｒｃｉｎ．ｌＫｅｗｏｄｍｍｉｓｙｒｓ：ｃａｉａｓａｇｓｆｃｅｓｉａｇｏｅ；ｙａｃｌｌｌｌｒ
件运动之间的规律。气体端面密封的基本构件包括密封端面构件，即旋转环（动环）、非旋转环（静环）和弹性元件，包括浮动环支持弹簧或波纹管、端面间气膜、辅助密封圈等。由于密封端面的对中误差或其

螺旋槽结构参数对干气密封开启力和气膜刚度的影响

ｇｏｖｙｇｓｓａｓａａｙｅｙｎｍｅｉａｉａｉｎ．ｅｉｆｕｎｅｏｈｔｕｔｒａａｔｒｆｓｉｒｏｅｄｒａｅｌｗａｎｌｚｄｂｕｒｃｌｓｍｕｌｔｏＴｈｎｌｅｃｆｔｅｓｒｃｕｅｐｒｍｅｅｓｏｐ－ｒｌｇｏｖｏｐｎｎｏｃｎａｌｓｉｎｓｓｓｕｉｄｗｉｈｃｍｐｅｅｉｅｃｎｉｅａｉｎｏｅｌｒａｏｅ，ｎｏｅｉｇｆｒｅａｄｇｓｆｍｔｆｅｓｗａｔｄｅｔｏｒｈｎｓｖｏｓｄｒｔｏｆｔａ－ｒｉｆｈ
Ｖｏ．６Ｎｏ２１２．Ａｐ．２１ｒ０１
文章编号：０４—１７（０１００９０１０４８２１）２— ００— ４
螺旋槽结构参数对干气密封开启力和气膜刚度的影响
刘亚莉，张强，赵丽丽，董华东，戚俊清
Ｔｈｅｉｆｕｅｃｆｓｉａｒｏｅ’ ｔｕｃｕｒａａｅｅｎｌｎｅｏｐｒｌｇｏｖＳｓｒｔｅｐｒｍｔｒｏｐｎｎｏｃｎｔｆｎｓｆｔｅｄｒａｅｌｎｏｅｉｇｆｒｅａｄｓｉｅｓｏｈｙｇｓｓａｓ
ｇｒｏｅａｍｂａｅｓｉｎｓ，ｔｎｔａｃｌｔｎｒｓｌｈｗｄｔａｃｉｇｒｎｔｃｕｅｐｒｍｅｅｓｉｅｐｎｇｓｍｅｒｎｔｆｅｓｓｒｇｈｃｌｕａｉｅｕｔｓｏｅｈｔａｔ —ｉｇｓｕｔｒａａｔｒｓｆｅｏｓｎｒ

双环带螺旋槽端面密封[发明专利]

专利名称：双环带螺旋槽端面密封专利类型：发明专利
发明人：王玉明,李克永
申请号：CN96108614.9
申请日：19960622
公开号：CN1147598A
公开日：
19970416
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种双环带螺旋槽端面密封，其特征是：在非补偿环的密封端面上设置一组螺旋槽，在螺旋槽的外侧和内侧各有一平面环带；补偿环端面的外径大于螺旋槽的外径，其内径小于螺旋槽的内径，从而形成带有双环带的螺旋槽端面密封。

其主要优点是：具有更佳的防颗粒性能和停车密封性能，密封平衡比的选择余地更大。

该密封可与浮环密封组合在一起成为浮环-螺旋槽端面组合密封。

该密封可以用于各种旋转轴的轴端密封。

申请人：王玉明,李克永
地址：300193 天津市南开区花港里4-2-311
国籍：CN
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双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计

双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计双螺旋槽端面密封结构是一种常用于压缩机、泵和涡轮机轴封的端面密封结构。

在该结构中，轴封有两个相互干涉的螺旋槽，与轴上的密封件配合，形成密封面。

该结构具有密封效果好、摩擦损失小、使用寿命长等优点。

因此，优化设计双螺旋槽端面密封结构参数对于提高其性能至关重要。

首先，影响双螺旋槽端面密封结构性能的参数有许多，如螺旋槽的宽度、深度和间距等，而这些参数会直接影响到密封性和摩擦特性。

因此，进行参数的优化设计是必要的。

一种常用的优化设计方法是通过数值模拟和实验验证相结合。

首先，利用计算流体动力学（CFD）软件对双螺旋槽端面密封结构进行数值模拟。

通过调整不同的参数来分析其对密封性和摩擦特性的影响，并寻找最优的参数组合。

同时，还可以利用实验装置对不同参数进行实验验证。

通过对比数值模拟和实验结果，验证数值模拟的准确性，并确定最优参数组合。

在优化设计中，需要考虑的因素有很多。

首先，应该考虑密封性能。

通过调整螺旋槽的宽度、深度和间距等来改善密封性能。

其次，还需要考虑摩擦特性。

通过优化设计参数，可以减小摩擦损失和磨损，提高端面密封的使用寿命。

此外，还需要考虑制造成本和可行性。

在优化设计参数时，需要考虑材料选择、加工工艺等因素，以确保设计方案的可行性和经济性。

总之，双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计对于提高其性能具有重要意义。

通过数值模拟和实验验证相结合的方法，可以找到最优的参数组合，并优化结构性能。

同时，还需要考虑制造成本和可行性，以保证设计方案的实施性。

这将有助于提高双螺旋槽端面密封结构的密封性能和使用寿命。

水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究

水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究张国渊;赵伟刚;闫秀天【摘要】螺旋槽端面密封是液体火箭发动机涡轮泵用轴端密封的首选；考虑粘温、流体泄漏及热传导,建立了适合于内外双槽中间密封坝结构端面密封的理论分析模型,发展了螺旋槽密封膜厚控制方程和合适的边界条件；以此研究了密封特性参数(端面开启力、液膜刚度、摩擦力矩等)受不同运行参数(工作转速、压差等)和结构参数(槽深等)的影响规律.以水为密封介质,试验研究了处在不同压差和转速条件两类不同槽深的双螺旋槽端面密封的性能.理论和试验研究表明密封端面温升和摩擦力矩随转速和密封压差的增加而增加,槽深对温升和端面摩擦力矩影响不大；试验研究结果很好地验证了理论模型的正确性,为液体火箭发动机涡轮泵轴端密封的设计提供了理论和试验基础.%The spiral grooved seal is a prime candidate for application to liquid-oxygen (LOX) turbopumps. The introduction of thefull paper reviews a number of papers in the open literature and then proposes the study mentioned in the title. The influences of operating parameters (rotational speed, supply pressure) and configuration parameters ( depth of spiral groove) on the basic static characteristics (opening force, leakage, friction torque, temperature rise and power loss) are discussed. Sections 1 and 2 explain how to obtain the above-mentioned influences. Section 1 briefs what is readily found in the open literature but eq. (2 ) and the particular boundary conditions to be usedare contributed by us. Section 2 briefs our experimental setup. In section 3, comparisons are presented between the measurements and predictionsfor an average 100 mm diameter, high speed, and narrow spiral groovedface seal using water as a test fluid; the theoretical and experimental results, given in Figs. 4 through 9, and their discussion show preliminarily that both the temperature rise of face seal and the friction torque increase with increasing speed and supply pressure but change slightly with increasing depth of spiral groove; these findings appear to provide the theoretical and experimental basis for the design of reusable face seals applied to the LOX turbopumps.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2011(029)005【总页数】5页(P806-810)【关键词】端面密封(机械密封);水润滑;开启力;摩擦力矩【作者】张国渊;赵伟刚;闫秀天【作者单位】西北工业大学机电学院,陕西西安710072;中国航天科技集团公司西安航天动力研究所,陕西西安710100;西北工业大学机电学院,陕西西安710072;思克莱德大学设计制造工程管理系,格拉斯哥G11XJ【正文语种】中文【中图分类】TH117依靠流体动静压效应来提高密封寿命的设计理念已经在航空航天相关领域得到了良好地应用，尤其是开浅槽的端面密封充分利用了高速条件下流体动压效应及泵送效应来实现端面间的非接触，极大地延长了密封的工作寿命［1～4］。

螺旋槽干式气体端面密封性能的数值分析

螺旋槽干式气体端面密封性能的数值分析
冯向忠;彭旭东
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2004(000)006
【摘要】建立了螺旋槽气体密封(S-DGS)端面内的等温可压缩二维流气体雷诺方程,用有限元法计算了端面压力分布,将压力分布、密封开启力和气膜刚度的计算值与有关文献值进行了比较.分析了密封端面几何参数对密封性能的影响,各几何参数的推荐值可以确保密封在低泄漏量条件下的高刚度值,并据此提出了S-DGS端面几何参数选择的一般原则,对密封结构优化设计具有一定指导意义.
【总页数】3页(P41-43)
【作者】冯向忠;彭旭东
【作者单位】石油大学机电工程学院,山东东营,257061;石油大学机电工程学院,山东东营,257061
【正文语种】中文
【中图分类】TB42
【相关文献】
1.螺旋槽干式气体端面密封的刚度和泄漏量研究 [J], 冯向忠;彭旭东
2.典型螺旋槽端面干式气体密封动压开启性能 [J], 彭旭东;刘坤;白少先;李纪云;盛颂恩
3.雁型槽干式气体端面密封性能的数值分析 [J], 彭旭东;黄莉;白少先;李纪云;古通生
4.带内环槽的螺旋槽干式气体端面密封的静压性能 [J], 彭旭东;谭丽丽;盛颂恩;白少先;李纪云
5.表面粗糙度对螺旋槽干式气体端面密封性能预测与结构优化的影响 [J], 彭旭东;李纪云;盛颂恩;尹晓妮;白少先
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