铁磁流体动密封磁流体摩擦功耗的研究

铁磁流体中存在一个不平衡旋度Ω≠1/2rotv,由此引起悬浮在顺磁性载液中磁偶极矩为m的磁粒子的旋转摩擦。原先以磁畴取向的磁粒子，在外磁场作用下，经历驰豫时间τ改变其方向．在高速(v≥7m／s)时，磁流体摩擦热致使其粘度和粒子磁性能下降，影响其密封性能。选择牛顿内摩擦模型，Langevins和Navier—Stokes方程导出了磁粒子的旋转摩擦功耗公式，并由实验进行了验证。     

分段压裂过程中射孔段水泥环密封完整性的数值模拟

水平井射孔段井筒由于孔眼的存在,在分段压裂过程中应力集中现象极易加剧固井水泥环的破坏。此外,由于高压压裂液直接作用在水泥环孔眼壁面上,使其完整性在压裂过程中遭受的挑战更大。本文建立了热流固耦合数值模型旨在分析分段压裂过程中射孔段水泥环内部的温度与应力变化,研究了套管内压、压裂液排量、水泥弹性模量、孔径与孔密对于水泥环密封完整性的影响规律。计算结果表明,压裂过程中水泥环一界面、二界面以及孔眼处均会产生剪切破坏。考虑瞬态力热耦合作用时,水泥环孔眼处失封风险提高。压裂液排量、孔径与孔密对水泥环切向应力影响较小;套管内压与水泥环弹性模量的降低虽然可在一定程度降低剪切破坏系数,但难以避免射孔段水泥环压裂初期的剪切破坏。     

考虑确定性表面形貌的O形圈密封性能分析

为测量O形密封圈应用在负压油介质环境中的密封泄漏率,构建了一套求解O形密封圈泄漏率的数值仿真算法,并辅以实验进行验证。利用真实表面形貌进行分区处理用于匹配接触压力分布,进而利用接触状态矩阵生成泄漏通道来模拟真实泄漏状况,通过观察泄漏通道的有无来判定密封是否泄漏,同时对平行平板泄漏模型进行改进使其适用于不同通道截面形状的泄漏率计算。对不同油压下的O形圈密封泄漏率进行计算,结果表明：当流体介质压力为0.07 MPa时,仿真所得密封泄漏率为1.717×10^-12 m³/s;当介质压力增大至0.09 MPa时,仿真所得密封泄漏率下降为1.525×10^-12 m³/s。比较不同介质压力下的接触应力分布,结果表明：随流体介质压力增加,密封接触区域接触应力分布增大,形成贯穿密封接触区域的泄漏通道范围减小,泄漏率减小。为验证仿真结果的合理性,将仿真结果与实验结果进行对比,结果表明：两者相对误差在10%左右,实验结果与仿真结果相符程度较好。     

火箭发动机液氢涡轮泵转子-密封系统的非线性动力稳定性

研究了不平衡激励下密封对火箭发动机液氢涡轮泵转子系统非线性动力稳定性的影响；采用Muszynska模型描述密封流体激振力，根据Timoshenko梁-轴有限元模型离散化转轴，建立了实际液氢涡轮泵转子-密封系统的非线性有限元模型；结合Floquet理论和打靶法，分析了该不平衡系统的动力稳定性和非线性行为。研究表明：密封诱发的次同步进动造成的系统失稳破坏首先发生在涡轮端轴承；轴承阻尼、密封轴向雷诺数和密封长度对系统临界失稳转速有显著影响，随着轴承阻尼和密封轴向雷诺数的增大，系统临界失稳转速增加，随着密封长度的增加，临界失稳转速逐渐变小。     

两种不同槽形干气密封的性能研究

采用商业计算流体力学软件FLUENT6．2对两种不同槽形机械密封进行三维数值模拟,比较了气体端面密封的压力分布、不同膜厚下的开启力以及不同操作压力下的泄漏量。通过对比得出T型槽也能产生较好的流体动压效果,并且能双向旋转,根据不同的使用场合可以选择其适合的槽型,对工程实际具有指导意义。     

旋转式泵类填料密封的动态设计研究

对离心泵填料的受力进行了理论分析,通过实验找到了影响泄漏量的因素,如压紧力,填料摩擦系数,初始间隙,密封环长度等。通过对填料环的动态设计,用ＰＴＥＥ－聚苯酯－石墨自润滑复合材料的做离心泵的填料。测试表明,泵的性能明显的地好于使用石棉填料,解决了泵的泄漏。     

干气密封旋转流场的宏观特性与介观速度场的逻辑关系研究

旋转流场中的流体流动比较复杂,特别是在高转速、微尺度工况时,流场中的流体流态及其判断方法缺乏完备的理论模型.选择干气密封作为高速旋转流场的研究对象,以开启力和泄漏量作为宏观特性表征指标参数,选择剪切(周向)、径向及轴向速度分量对速度流场进行介观表述,通过Fluent软件仿真计算大跨距转速(低转速至超高转速)时的宏观、介观指标参数,研究密封性能指标参数与速度场间的内在逻辑关系.结果表明:低速旋转流场中的轴向速度分量较小,可忽略不计,转速升高会促使轴向速度分量持续增大,当转速持续增大并超过某一临界值时,轴向速度分量会出现迅速升高的情形;轴向速度分量的变化情形与微尺度流场(开启力和泄漏量)波动密切相关,是影响旋转流场流态的关键性指标参数,也是引起宏观流场特性变化的主要因素;径向速度分量的变化情形与微尺度流场泄漏量的变化规律基本一致,随着转速的增大,泄漏量的宏观性能反馈要早于开启力波动的出现.基于以上研究,同时根据管道雷诺数、流量因子判定模型及流体力学基本理论,尝试提出了基于三维速度分量的针对旋转流场流态的椭球判定模型.     

超临界二氧化碳向心涡轮泄漏特性计算与分析

针对超临界二氧化碳(SCO₂)向心涡轮轮背空腔泄漏流,采用典型的迷宫密封,对设计参数进行参数化研究与流场分析,并计算轴向力.首先建立迷宫密封泄漏流动CFD模型,运用NUMECA软件对迷宫密封的可靠性进行验证,进而从气动参数和结构参数两方面对SCO₂向心涡轮轮背泄漏特性进行研究.结果表明,涡轮泄漏量和轴向力随密封出口压力的升高而减少,在一定间隙范围内线性增大,当密封齿高较小时,泄漏量和轴向力随齿高的增加而减小,当密封齿高超过6.3 mm时,泄漏量和轴向力不再随之变化;在密封轴向长度给定的情况下,齿数为6时能实现最佳的密封效果;通过改变密封齿的形状,得到一种密封性较好的等腰梯形齿.     

航天用管阀特高压密封技术简析

密封是保证航天器发射、运行可靠性及寿命的关键环节之一,随着月球及深空探测技术的发展,迫切需要解决在极高真空环境下设备的密封技术.本文介绍了航天飞行器中针对流体泄漏问题使用的管阀特高压密封技术的密封原理,针对现有管阀特高压密封关键技术在使用过程中存在的问题进行讨论,力求为航天管阀特高压密封技术的发展提供新思路、新方法.     

阀控式密封铅酸蓄电池的维护

阀控式密封铅酸蓄电池虽然称为"免维护"蓄电池,但日常维护和管理却是必要的.对蓄电池维护的差别将直接关系到蓄电池的寿命.本文主要介绍了阀控式蓄电池维护管理方法及日常维护管理要点,针对蓄电池日常维护中的常见故障现象分析了故障原因并给出了解决方法.