端面变形锥角对干气密封性能影响的数值模拟

摘要：

多数干气密封端面流场分析是在假设平行间隙的前提下进行的,而工作状态下由于力变形和热变形的共同作用,两密封环的端面呈近似线性收敛型的楔形间隙.作者对平行及不同锥角的收敛型气膜流场进行了模拟分析,讨论了端面变形锥角对干气密封性能的影响.使用ANSYS软件对气膜流场模型进行前处理,对于流场中气体密度和黏度的变化,采用用户自定义函数(UDF)将密封介质的密度和黏度定义为压力的函数,再利用Fluent软件对气膜流场进行数值模拟计算.发现本文采用的变密度变黏度方法对干气密封楔形气膜流场的模拟是可行的.收敛型气膜锥角β使气膜径向压力分布发生改变,压力分布为连续光滑的上凸曲线.与平行间隙对比,发现其螺旋槽槽根处的压力明显下降,但随着β的增大,压力下降速度越来越缓.在相同的工况下,随着β的增大,总体气膜厚度增加,而端面内径处膜厚先减小后增加,外径处膜厚和泄漏量随着锥角的增大一直增加,并且在某一锥角后泄漏量增加明显.在0≤β≤0.00050 rad的范围内得出膜厚和泄漏率与β的关系式,并建议0≤β≤0.00030 rad.随着β的增大,端面螺旋槽产生的气体动压效应作用减弱,而端面径向楔形效应作用增强并起到使端面开启的主导作用.

关键词：干气密封、楔形间隙、螺旋槽、气膜流场、数值模拟

所属期刊栏目：50

分类号：TQ028.4(一般性问题)

在线出版日期：2018-02-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：203-210