流体静压型机械密封中辅助密封位置对密封性能的影响

辅助密封是静压型机械密封重要的组成部分,其位置变化会对高压条件机械密封的性能产生重要影响,针对该问题,本文考虑密封组件之间的多体接触关系与O形圈辅助密封的影响,建立了静压型机械密封的热流固耦合计算模型。基于此模型,分析了机械密封性能随辅助密封位置参数变化的规律和机理,对比了不同安装部位O形圈位置参数的敏感性程度。结果表明,不同安装部位O形圈的位置参数对机械密封性能影响程度显著不同,其中密封环背部O形圈对密封性能影响极大,其泄漏率的平均变化率为2.06,因此在设计和制造过程中需特别注意。

涡轮泵流体静压轴承设计及性能特性分析

针对流体静压轴承在液体火箭发动机涡轮泵中的设计和应用,以现有的滚动轴承支承的涡轮泵转子为应用对象,提出流体静压轴承的参数设计思路,采用粒子群优化算法设计得到支承刚度最大化的轴承结构参数组合,并计算分析所设计轴承的性能以及轴承-转子系统的动力学特性。分析表明:优化设计得到流体静压轴承的承载力和支承刚度可以满足要求,但轴承总流量达泵流量的21%,这会显著降低涡轮泵的总体效率;仅将滚动轴承改为流体静压轴承,而不改变其他结构或布局,转子的稳定性不能满足要求;涡轮泵流体静压轴承转子系统设计时应尽量将轴承布置在转子位移较大的位置,以充分发挥其阻尼作用。

热弹变形对核主泵用流体静压型机械密封性能的影响

针对核主泵用流体静压型机械密封在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,通过建立收敛台阶端面流体静压型机械密封的稳态传热模型,并考虑流体粘度随压力、温度的变化,建立端面流体膜压力和密封环温度的控制方程,采用有限差分法求解各控制方程,采用有限元法求解密封环热、弹变形,对密封进行流、固、热耦合分析,研究热弹变形对密封性能的影响;同时改变操作参数,研究端面温度、热弹变形、端面流体膜平衡间隙等随之产生的变化规律。结果表明,端面的弹性变形大于热变形;热弹变形的综合影响使端面由外径向内径形成收敛间隙,导致开启力、泄漏率和液膜刚度增加;动环角速度越高,流体温升越大,端面热变形越明显,泄漏率越大;流体注入温度越低,温粘效应越显著;流体注入压力越高,热弹变形量越大,密封端面平衡间隙亦越大。

流体静压型机械密封的半解析式流固耦合模型

提出一种适用于流体静压型机械密封的半解析式流固耦合分析模型。根据典型流体静压型机械密封的结构特点和工作原理,在圆环变形理论的基础上发展求解密封环机械变形的解析方法,以有限元法验证其正确性并确定其适用范围。以密封环机械变形和间隙流场计算的解析方法为基础,以密封环变形偏转角作为流体域和固体域的计算传递参数,提出流体静压型机械密封的半解析式流固耦合模型。基于所提出的半解析式流固耦合模型,求得某一工况条件下的压力分布、泄漏率和液膜刚度等参数,并与纯流场计算结果进行对比。并进一步研究密封端面初始锥角和螺钉预紧力等因素对密封性能的影响规律。所研究内容为流体静压型机械密封的流固耦合研究提供一种便捷、高效的方法。

流体静压型机械密封的三维传热数学模型及端面温度分析

建立了静环倾斜时流体静压型机械密封的三维稳态传热模型,考虑流体黏度随压力、温度的变化,建立了压力、温度的控制方程,采用有限差分法,分析研究了倾斜量、结构参数及操作参数对机械密封温度分布的影响规律.结果表明,端面的最大液膜压力和最高温度随静环倾斜量的增加而增大,倾斜量越大,压黏效应越显著;端面温升受密封的结构参数、操作参数影响明显.静环端面锥角越大,温升越小;流体注入温度越低,温升越大;动环转速越高,温升越大.

核主泵用流体静压型机械密封性能的影响因素研究

以核主泵(Reactor coolant pumps,RCP)用流体静压型机械密封(Hydrostatic mechanical seal,HS-MS)为研究对象,考虑辅助密封圈的影响,采用MSC Marc有限元软件建立完整的动环组件非线性二维轴对称有限元模型,给出合理的动环简化边界约束条件;在此基础上,考虑密封端面间流体薄膜中液体的黏温与黏压效应,建立核主泵用流体静压型机械密封的多场耦合数值模型,采用有限差分法对Reynolds方程、能量方程、热传导方程等控制方程进行耦合求解,利用有限元法计算密封环端面热力变形,综合分析螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能的影响。结果表明:合理的密封环约束边界简化模型对分析和设计流体静压型机械密封至关重要;螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能影响显著。预紧力增大使开启力增大,泄漏率也变大;O形圈位置靠近外径时密封稳定性下降。

核主泵用双锥度端面流体静压机械密封热弹流效应研究

针对核主泵用双锥度端面流体静压型机械密封热弹流效应研究在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,提出了收敛型双锥面流体静压型机械密封,并建立了热-流-固耦合数学模型;通过采用有限差分法求解端面温度和端面流体膜压的控制方程组,采用有限元法求解密封环的热、弹变形,对密封进行了流、固、热耦合分析,研究了热弹变形对密封性能的影响,并对单锥面和双锥面2种流体静压型机械密封的密封性能、温度分布进行了对比研究.结果表明:双锥面密封与单锥面密封相比,不仅稳定性更好,而且端面温度分布更均匀,可靠性更高,但是泄漏率略有上升;在泄漏入口处即高压侧,外锥面锥度的大小对开启力影响较大,而在泄漏出口处即低压侧,内锥面锥度的大小对泄漏率影响较大;内锥面宽度比取0.05左右时能获得较大的刚漏比.

核主泵用流体静压型机械密封耦合模型与性能分析

采用商业有限元软件建立了核主冷泵用流体静压型机械密封动、静环组件的非线性二维轴对称有限元模型,通过对接触状态的分析给出了合理的动、静环简化边界约束条件,基于此建立了热弹耦合数值模型,对雷诺方程、能量方程、热传导方程进行耦合求解,证明了所建立模型的正确性,并对静环端面尺寸参数进行了优化设计。为保证良好的稳态密封性能,计算结果推荐静环端面的锥角在300～350μrad范围内选择,台阶半径Rm在0.120～0.125m范围内取值。

收敛楔形间隙流体静压机械密封中流场的数值模拟

建立了收敛楔形间隙机械密封流场的数值模型,基于有限体积法,采用流体力学软件Fluent,对密封间隙中的液膜进行三维数值模拟,得到了密封间隙中液膜的压力和速度分布。分析端面各结构参数(如密封面宽、收敛锥角)及操作参数(如转速、压力)对密封性能的影响,并计算得到稳定工况下的工作膜厚及泄漏量。结果表明:收敛锥角越大,泄漏量及开启力越大;最小液膜厚度越大,泄漏量越大,开启力越小;静压密封中轴转速对泄漏量及开启力影响不大。

热冲击对流体静压型机械密封性能影响的研究

考虑密封介质粘度随压力和温度的变化,建立了流体静压型机械密封的流体润滑理论模型,采用有限差分法对广义Reynolds方程、广义能量方程、热传导方程等控制方程进行耦合求解,获得了介质温度瞬时升高对机械密封温度分布及密封性能参数的影响规律。结果表明,密封介质温度瞬时升高使端面开启力先增大后减小,泄漏率增大,液膜中各点温度值升高,而摩擦力减小,随着时间延长最后各密封性能参数均趋于稳定值;当热惯性系数较小时,开启力和泄漏率初始阶段增大趋势快,摩擦力减小趋势快,对于不同热惯性常数,密封性能参数达到的稳定值不变。

流体静压力及雌激素共同作用对骨髓间充质干细胞成骨及成软骨分化的影响

目的观察流体静压力联合雌激素对大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖、细胞骨架及成骨、成软骨向分化的影响,检测这两种刺激共同作用是否具有生物叠加效应。方法采用全骨髓贴壁分离法分离培养BMSCs,流式细胞仪进行BMSCs表面标志物分子鉴定。细胞分为对照组(C组)、1 nmol/L17β-雌二醇作用组(E组)、1 nmol/L雌激素受体拮抗剂TAM作用组(T组)、90 kPa压力加载1 h组(P组)、17β-雌二醇预处理12 h后再加压1 h组(P+E组)以及TAM预处理12 h后再加压1 h组(P+T组)。流式细胞仪检测各组细胞的细胞周期变化;FITC-鬼笔环肽染色后激光共聚焦显微镜下观察F-actin细胞骨架表达与重组情况;各组细胞经成骨诱导7 d和14 d后茜素红染色观察钙结节形成量、Real-time PCR检测成骨细胞标志基因Col I、ON、OPN及BSP的mRNA表达;成软骨诱导14 d和28 d后甲苯胺蓝染色检测蛋白多糖表达、Real-time PCR检测成软骨细胞标志基因Sox9、Aggrecan及ColⅡ的mRNA表达。采用SPSS 16.0对数据进行单因素方差分析,后续Dunnett t检验进行各时间点上实验组与空白对照组数据之间及各实验组之间的组间比较。结果流体静压力(90 kPa,1 h)及1 nmol/L 17β-雌二醇作用下细胞增殖能力以及细胞骨架的活性均增强,但并不具有生物整合效应。成骨诱导14 d后,钙结节形成。Real-time PCR结果显示,17β-雌二醇作用组中成骨标志基因Col I、ON、OPN及BSP的表达水平显著增加。两种刺激在成骨诱导分化7 d时均可提高标志基因的表达,具有生物协同效应,但成骨诱导14 d时两者则表现出相互拮抗的作用。成软骨诱导28 d后,甲苯胺蓝染色阳性。成软骨诱导过程中,单纯压力刺激组成软骨标志基因Sox9、Aggrecan及ColⅡ的表达显著升高,雌激素预调则削弱压力对间充质干细胞的促成软骨分化作用。结论流体静压力及雌激素仅在骨髓间充质干细胞成骨分化早期表现生物整合效应,而在增殖、细胞骨架活性方面则无此效应。在成骨分化晚期及成软骨分化中两种刺激因素表现出拮抗作用,雌激素可促成骨分化,而压力则表现为促成软骨分化的作用。

流体静压型核电主泵轴密封的研制

针对核主泵轴密封具有承受高压、高PV值、高可靠性的特点,尤其是第一级流体静压密封承受大部分的压差(15.5MPa),是整个主泵轴密封中难度最高和技术最复杂的关键性瓶颈,为此首先以第一级密封为突破口作了较深入的研究。完成了第一级密封试验样机、试验台及系统的研制与试验,第二、三级密封试验样机的研制,整套主泵密封的试验。已完成的试验项目指标基本达到设计技术指标,为今后进一步深入研究打下了很好的基础。

介质温升条件下流体静压型机械密封的瞬态响应研究

考虑润滑液膜黏温效应与黏压效应,建立介质温升条件下流体静压型机械密封的热流体润滑动力学模型,采用有限差分法对广义瞬态Reynolds方程、能量方程和热传导方程等进行联合求解,采用Newmark法和时间步进法对动力学方程进行数值计算,分析在介质温升条件下机械密封性能参数的瞬态响应。结果表明,介质温度瞬时升高会破坏机械密封原有的平衡状态,密封性能参数将在很短时间内从原有稳定值振荡迁移到另一稳定值。

流体静压原位调节单量子点中单双激子能量及精细结构劈裂

在对In As单量子点施加流体静压的实验中,使用了带有压电陶瓷的连续加压装置,在低温连续施加流体静压的情况下,可以调节量子点单激子能量兰移约320 me V。在对不同流体静压下单激子发光的二阶关联函数测量之后,证明流体静压并不影响单激子发光的单光子特性。同时通过流体静压,可以实现量子点双激子态由反束缚态到束缚态的转变,并且给出了这一过程的偏振分辨光谱图。最后观察到单量子点精细结构劈裂随流体静压的增加而增加,而且精细结构劈裂的增加量可以达到约150μe V。

人牙囊细胞中表皮生长因子的表达以及流体静压力下的改变

目的:研究体外培养的人牙囊细胞EGF的表达以及在不同流体静压力作用下对细胞分泌EGF的影响,探讨EGF在牙齿萌出过程中的作用。方法:取年龄为12岁男孩埋藏阻生牙齿的牙囊进行人牙囊细胞培养,将传代的培养细胞应用原位杂交的方法表达EGF,RT-PCR定量分析,分别在50、100kPa流体静压力作用1h后RT-PCR方法观察细胞EGF的浓度变化。结果:培养的人牙囊细胞呈梭形,主要为成纤维样细胞,原位杂交染色显示人牙囊细胞中EGF的表达呈阳性,定位于细胞的胞质中,50kPa流体静压力表达略有增加,100kPa压力表达明显降低,说明流体静压力在一定力值范围内对人牙囊细胞中有EGF的表达具有空间性。结论:培养的人牙囊细胞具有合成与分泌EGF的能力,流体静压力可以影响体外培养的人牙囊细胞EGF的分泌。

流体静压力下快离子导体Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13)离子电导的研究

在流体静压力为0.5—11.6kbar,温度-80—80℃范围内,测量了Rb_4Cu_(16)I_7Cl_(13)多晶粉末“松散”样品和“致密”样品的离子电导。“松散”样品电导与压力的关系表明,在4.0—5.0kbar附近,电导存在极大值;“致密”样品电导随压力单调下降。在一定压力下,“致密”样品电导率随温度变化的趋势与常压结果相同,压力对Rb_4Cu_(16)I_7Cl(13)α→β相转变温度没有明显影响。α和β相的激活体积分别为0.90cm^3/mol和1.55cm^3/mol。

流体静压力下LiIO_3晶体β→α相变的动力学过程

本文测量了在不同温度下,压力到12kbar,LiIO_3晶体β→α相变平均速率的压力关系。随压力增加,平均速率起先很快地增加,经过一个极大值,随后以比较缓慢的速率下降,文中还讨论了压力效应的物理意义。

基于COMSOL Multiphysics的流体静压轴承快速建模分析方法研究

流体静压轴承在精密、超精密领域有着广泛应用,其性能计算分析是应用该轴承的首要环节。针对传统计算方法效率低、过程复杂、容易出错等一系列问题,提出了一套基于COMSOL Multiphysics的流体静压轴承快速建模分析方法。该方法通过变量转化解决了边界条件设置的问题,实现了“薄膜流动”模块在流体静压轴承计算中的应用拓展。对比证明,该方法过程简单、效率高,为流体静压轴承求解问题提供了一种新的思路和解决方案。

流体静压下研究电场畴的形成机制

本文利用流体静压方法研究了掺杂弱耦合GaAs／AIAs超晶格中电场畴的形成机制．对于第一个电流类平台区域，我们观察到两种级联共振隧穿过程，即当p≤2kbar时，高场畴为Γ-Γ级联共振隧穿过程，而当p＞2kbar时，高场畴为Γ－X级联共振隧穿过程．对于第二个电流类平台区域，高场畴常压下为Γ－X级联共振隧穿．

纳米CaF_2离子电导率和介电常数与流体静压力的关系(英文)

采用惰性气体蒸发和真空原位加压方法 ,制备了具有清洁界面的平均粒度为 1 4nm的纳米固体CaF2 ,并在 0 1MPa～ 2 2GPa压力范围内 5 2个不同的静水压下 ,分别详细测量出其离子电导率σ和相对介电常数随压力变化的规律。讨论指出 :( 1 )离子迁移通道受压后的变化 (大于、等于或小于最佳值 ) ,是影响离子电导率 压力曲线峰值的主要因素 ;( 2 )当压力从 0 66GPa再增加时 ,lgσ分三段线性下降 ,可归因于纳米晶体的三种自由体积 ;( 3)界面层空间电荷极化是造成纳米CaF2 相对介电常数较大的原因 ,由此可理解介电常数的压力效应 ,为了提高产品的氟离子电导率 ,用真空原位加压法制备纳米材料时 ,应当采用高于 0 66GPa的压力。