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螺旋槽气体端面密封的三维稳态数值分析

南小妮  
【摘要】:螺旋槽气体动压密封作为一种非接触式并且能理论上达到“零泄漏”的新型密封,与其它密封相比,具有可靠性好,寿命长,环保,经济等优点,在石油化工和航天航空等领域的应用越来越广泛。目前关于干气密封的研究也进行了大量的工作,然而大部分研究干气密封的文献都是集中在将问题简化为二维模型进行分析气膜内的流场,而且少有文献报道气膜内及动、静环内的温度场的分布。本论文的目的就是通过建立符合实际物理模型的三维螺旋槽气体密封的数学模型,对气体密封进行数值模拟研究,从而为进一步的研究奠定基础。 为此,在综合国内外的大量文献资料的基础上,本文着重从计算流体力学CFD以及数值传热学的角度从整个未简化的流体力学控制方程出发,基于有限体积法,采用正版著名流体软件fluent对螺旋槽密封气膜的流场进行建模,划分网格,解决了微尺度和宏观尺度相结合而导致的网格划分的难点,并求解模拟得到了气膜的流场,并与文献实验值相比较,得出了正确的气膜压力场,并对密封特性做了相应的理论分析。本文研究了气膜内的非等温流场,解决了对流和导热耦合问题的数值求解问题及流体和固体耦合求解的问题,得出了密封环的三维温度场,对进一步的密封环的变形和应力的研究奠定了基础,从而指导了对密封机理及性能等几个方面进行分析研究。


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