针对航空发动机燃油增压泵接触式机械密封润滑失效问题,通过多物理场耦合仿真和试验分析人字槽液膜密封用于燃油增压泵的可行性。基于考虑粗糙度的雷诺方程、能量方程和热传导方程建立液膜密封多物理场模型,分析密封温度特性、泄漏特性等关键性能参数,并针对人字槽液膜密封开展密封性能试验研究。结果表明:与平端面接触式机械密封相比,人字槽型密封端面平均温度降低约50℃,有利于密封运行稳定性的提高;试验运行过程中密封各处温度稳定,泄漏量为0,满足燃油增压泵对密封的性能要求。

以衍生螺旋槽为研究对象,建立衍生螺旋槽端面微气膜三维流动模型,通过软件REFPROP获取CO2在不同压力温度下的物性参数,并导入Fluent计算得到了衍生螺旋槽和经典螺旋槽的膜压分布。对比分析衍生螺旋槽和经典螺旋槽S-CO2干气密封开启力、泄漏率和气膜刚度,讨论不同入口压力和转速下湍流效应、实际气体效应以及离心惯性力对密封稳态性能的影响,揭示多种效应交互耦合对S-CO2干气密封气膜动态特性的密封机制。结果表明:衍生螺旋槽的气膜开启力、泄漏率和气膜刚度等性能参数优于经典螺旋槽,这是衍生螺旋槽两级台阶作用的结果;随着转速的增加,在湍流效应和离心惯性力的交互耦合作用下,开启力、泄漏率及气膜刚度先增大后减小,随入口压力的增大,气膜开启力、泄漏率和气膜刚度均呈近似线性增大,且压力越大衍生螺旋槽和经典螺旋槽的差异越来越明...

针对传统机械密封运行阻力大、寿命短和轴向式磁性液体密封适用性差等问题,结合矿山装备旋转部件的高转速、重载荷工况特点,提出一种新型轴-径组合式磁性液体密封结构。对密封结构中关键部件的尺寸参数进行优化;用ANSYS软件对轴-径组合式与单一轴向式密封结构进行磁场特性仿真,并将2种密封结构的密封性能进行对比。结果表明:新型轴-径组合式磁性液体密封的结构设计合理,可有效避免因离心力造成的高速旋转轴密封失效问题,且相比于单一轴向式磁性液体密封结构其耐压能力提高了52.7%,验证轴-径组合式密封结构的可靠性。

液体火箭发动机雷列槽密封动态稳定性受结构参数的综合影响。建立雷列槽液体润滑机械密封三自由度微扰模型,采用有限元法和小扰动法求解稳、动态雷诺方程,分析结构参数对动态特性系数和密封稳定性的影响。结果表明:同一雷列槽结构参数的变化对动态特性系数的影响程度不同;槽数、浅槽槽宽增加,浅槽内径减小时,轴向刚度系数和角向刚度系数变大,角向耦合刚度系数和动态阻尼系数变小;深槽槽宽、浅槽槽深增加,动态特性系数减小;深槽槽深的变化对动态特性系数影响较小;雷列槽密封不会发生轴向失稳,角向存在“半频摆动”现象;槽数、浅槽槽宽减小,浅槽槽深增加时,雷列槽密封容易发生角向失稳。

为研究带遮流板的低滞后刷式密封泄漏特性及刷丝变形情况,采用ANSYS软件建立低滞后刷式密封的三维叉排管束模型。考虑遮流板的柔性作用,通过与相关实验数据对比,验证数值模型的合理性。研究3种不同结构参数对低滞后刷式密封泄漏特性的影响,并对比分析有、无遮流板时低滞后刷式密封的泄漏量和刷丝变形。结果表明:遮流板有助于提高低滞后刷式密封的密封效果;带遮流板的低滞后刷式密封泄漏量较小,其泄漏量与保护高度和径向间隙呈正相关,与遮流板长度呈负相关;带遮流板结构可以减小刷丝的最大变形量和等效应力;刷丝所受的气动力和轴向变形量也随压差的增大而增大,其最大变形点发生在靠近后挡板的第一排刷丝尖端。

为了分析惯性效应对超临界二氧化碳干气密封动态性特性的影响规律,建立考虑惯性效应的变黏度变密度螺旋槽干气密封动态特性数学模型,采用有限差分法和小扰动法求解超临界二氧化碳干气密封动态特性参数,分析操作工况远离及靠近临界点时,超临界二氧化碳干气密封动态特性变化规律及惯性效应对其影响程度。结果表明:无论操作工况是否靠近临界点,动态特性系数都随压力的增大而增大,动态刚度系数随转速的增大而增大;动态阻尼在近临界点随转速的增大而增大,远离临界点则相反;考虑惯性效应时的动态特性系数比不考虑惯性效应时的偏低;操作工况近临界点时,惯性效应不可忽略,远离临界点时,惯性效应可忽略不计。

以热轧BTW中锰钢板为实验材料，借助ML-100磨料磨损试验机，研究以煤泥粉为软质磨料和石英砂为硬质磨料时其磨料磨损性能，利用SEM分析其磨损机制。实验结果表明，软质磨料磨损工况条件下，热轧奥氏体中锰钢和高锰钢的相对耐磨性低于马氏体耐磨钢，硬质磨料磨损工况条件下，热轧奥氏体中锰钢的相对耐磨性高于高锰钢和马氏体耐磨钢，因此热轧中锰钢更适用于硬质磨料磨损工况；无论软质和硬质磨料磨损工况，热轧中锰钢的加工硬化均高于热轧高锰钢，表现出更好的加工硬化性能。煤泥粉软质磨料对热轧中锰钢的磨损机制表现为微观切削磨损，伴随局部的疲劳剥落；石英砂硬质磨料对热轧中锰钢的磨损机制则为典型的凿削磨损和微观切削磨损。

当浮环轴承转子系统高速旋转时,油膜温升和浮环弹性变形是不可避免的。为研究油膜温升和浮环弹性变形对浮环轴承润滑静特性的影响,建立浮环轴承热流体动力润滑模型,利用数值差分法联立求解雷诺方程、能量方程、Rolelands黏温方程、浮环弹性变形方程和内外油膜膜厚方程,将油膜压力场、温度场和浮环弹性变形进行耦合分析,得到热效应和浮环弹性变形耦合影响下的油膜温升和浮环弹性变形量。结果表明浮环轴承内外油膜温升和浮环弹性变形量随着偏心率的增加都逐渐增大;浮环弹性变形降低了内油膜温升,增加了外油膜温升;油膜温升降低了浮环弹性变形量;在耦合条件下内外油膜承载力、端泄流量和摩擦功耗均降低。

齿轮传动涡扇(Geared Turbofan,简称GTF)发动机星型齿轮传动系统的滑动轴承是整个驱动系统的关键部件,为提高其润滑性能,利用ANSYS Fluent软件,建立3种进油孔方案的GTF滑动轴承润滑性能计算模型,3种方案包括两孔(两个进油孔)、同直径三孔(三个进油孔,孔径与两孔方案的孔径相同)和同面积三孔(三个进油孔,三孔总面积与两孔方案的两孔总面积相同),研究不同进油孔方案对GTF滑动轴承油膜承载力、摩擦功耗、流量、油膜压力分布和油膜温度分布等性能的影响规律。结果表明轴承油膜压力中存在明显的负压现象;3种进油孔方案相比,同面积三孔方案的最大油膜压力最大,同直径三孔方案的流量最大,两孔方案的承载力最大、流量最小;最大油膜温度出现在轴承右下角靠近进油槽处,同面积三孔方案的油膜最高温度和最大温升均最小。综合考虑油膜承载能力和润滑油流量...

介绍轴向柱塞泵泵体内部结构，分析柱塞泵失效原因。根据轴向柱塞泵的现场使用情况，提出一些合理的维修和维护措施，延长了柱塞泵的使用寿命。