上游泵送机械密封液膜流场近似解析计算

对螺旋槽上游泵送机械密封的工作原理进行了描述,基于N-S方程和连续性方程推导出了二元流动的雷诺方程。用近似解析计算的方法得出了一定边界条件下螺旋槽上游泵送机械密封端面内液体的压力分布、流速分布、泄漏量变化等液膜特性的表达式。通过Maple软件对该数学模型进行了计算,计算结果显示螺旋槽上游泵送机械密封端面液膜内的压力分布呈三维凸形曲面,这表明该密封结构具有明显的流体动压效应。通过对泄漏量的解析计算,可以得到该密封结构稳定性较好,并在理论上能实现零泄漏的结论。这表明,采用本文方法得到的计算结果与已有文献较为吻合,充分说明了其可靠性;同时这一方法应用于上游泵送机械密封尚属首次,为以后的相关研究提出了新的思路。与此同时,通过与有限元方法所得到的计算结果对比可以发现:有限元方法所得到的压力分布结果出现了明显的尖点和突变,与已有文献存在一定的差距;而本文的近似解析法得到的压力分布曲线则较为平滑,与已有文献相符。

上游泵送机械密封液膜刚度的计算与分析

基于N-S方程和连续性方程,并用PH线性化及迭代法,对于上游泵送机械密封两端面间液膜流场的广义雷诺方程进行求解,并利用Maple程序计算在不同转速、压力、螺旋角、槽数、槽深下的液膜刚度。结果表明:随着螺旋角、槽数、槽深(几何参数)的变化,等温不可压缩流体条件下的液膜刚度随之发生变化,并且呈现非线性关系;随着介质压力、转速(工况条件)的增加,液膜刚度也随之增加,且呈线性关系。