波纹管机械密封的热动力学行为及流场研究

【摘要】： 在机械密封装置中，机械密封动静环接触面上的摩擦热容易造成干摩擦或产生较大的温度梯度，从而使密封环内产生过大的热应力并出现热裂纹，严重影响机械密封的性能。本文基于ANSYS软件平台，综合国内外在机械密封性能理论研究的新成果，从热—结构耦合稳态和流动场二个角度建立了计算机械密封性能的有限元模型，并对温度场，热应力，速度场做了分析研究。 首先本文基于有限元模型，将机械密封静环简化为轴对称模型，用有限单元法求解其稳态温度场及热应力场的数值结果。在建立了计算机械密封环的物理模型之后，介绍了用轴对称问题的有限单元法求解温度场及应力场的具体过程，并指出了在计算中需要注意的问题。应用热—结构耦合法给出了密封静环的温度场分布和热应力分布规律。 防漏问题是机械密封的根本，泄漏量的计算显得尤为重要，所以对密封间隙的流动场的研究具有现实意义。在流动场分析中，利用ANSYS软件的前处理程序PREP7，本文采用2D．fluid141的单元类型，自底向上的建模方法建立有限元模型。经过单元类型选择，流体参数的确定，几何建模，单元生成等步骤，建立流动场的有限元分析模型，并对有限元的模型进行网格划分，给出了密封间隙的速度场分布和压力的分布规律。对于机械密封的设计和制造具有理论指导和现实意义。