999 / 2022-07-10 17:41:28

机械密封流-固-热-动耦合建模与多因素影响机制分析

机械密封是航天、航空、化工、能源等领域各类高端装备的核心基础件。多场耦合建模和仿真分析一直是机械密封密封基础研究的重中之重，但目前鲜有综合考虑流动、传热、变形与动力学机制的全耦合模型。本文以火箭伺服机构涡轮泵用机械密封为研究对象，在超高速、高扰动条件下建立了流（端面流场）、固（力热变形）、热（流固传热）、动（动力学）耦合的机械密封数值仿真模型。通过本文模型对比分析了不同工况和设计条件下，力热变形因素和动力学因素对密封性能的影响机制和相对涨落规律。结果表明，在本文大部分参数范围内，力热变形和动力学效应之间存在耦合机制，因此全耦合模型结果与部分耦合模型的分析结果之间存在明显差异；但在部分参数区域，因部分影响因素的退化，可以使用部分耦合模型或者多模型线性叠加近似全耦合模型结果。本研究对机械密封仿真模型选择和揭示复杂条件下密封工作机理具有指导意义。