随着动压型非接触式机械密封应用领域的扩展和运行工况的复杂化,液膜相变成为影响其工作稳定性和可靠性的关键因素之一。针对端面液膜汽化和液膜空化2种相变类型,分析汽化和空化现象的产生机制,介绍常见的几类相变模型,如Thermal Lattice Boltzmann模型和Zwart-Gerber-Belanri模型等,综述端面型槽结构参数和工况参数对液膜相变程度影响规律的研究进展。指出在相变影响的研究方面,目前的研究主要集中在单因素对槽结构参数或工况参数的影响上,而对多因素综合影响的研究还不够深入。提出液膜相变问题未来可能的发展方向:汽化与空化综合作用理论计算模型的创新、极端工况下液膜相变与密封稳定性的关联、相变监测技术的突破。

为了解决无失效数据情形下核主泵机械密封的可靠度评估问题,分析了大亚湾核主泵机械密封的运行数据,确定了其可靠度分布;利用MATLAB求取了定时截尾时间,建立了结合灰色预测理论和最优置信限法的可靠度分析模型;预测了无失效数据下核主泵机械密封的可靠度。研究表明:所建模型可以有效评估核主泵机械密封的可靠度,且在同等的置信水平下,形状参数范围已知时计算出的可靠度与真实值之间的相对误差较形状参数未知时降低10%。研究成果对无失效数据下核主泵机械密封的可靠性分析具有指导意义。

目前对机械密封端面型槽多采用多段线拟合或者点拟合的方法来形成近似的螺旋线,模拟效率低且模拟结果准确性不高。提出准确性更高的、参数方程驱动的对数螺旋线型槽绘制方法,基于Visual Basic编程语言对SolidWorks软件进行二次开发,实现对扩压式自泵送机械密封动环端面及其流体计算域的参数化建模。研究表明:参数化所建模型,其密封端面结构及流体域参数可以便捷修改,型槽的绘制更加快速,绘制的槽线更加顺滑,更接近于真实型槽曲线;参数化建模结果能够导入ICEM等软件进行处理,为扩压式自泵送机械密封性能数值模拟效率的提升奠定了技术基础。

核主泵的密封性能是钠冷快堆安全评价的重要指标。以某型试验钠冷快堆核主泵为研究对象,提出了一种适用于钠冷快堆核主泵的双端面自泵送机械密封;运用正交试验法设计试验方案,并基于Fluent进行数值仿真模拟,探讨了该机械密封结构参数和工况参数对端面开启力和泄漏率的影响,分析了泵腔氩气零泄漏要求下的密封阻塞流体的压力调节范围。结果表明在试验参数的范围内,槽面宽比和螺旋角对开启力均有影响,且槽面宽比影响更为显著,开启力随着槽面宽比和螺旋角的增大有上升的趋势;槽面宽比对泄漏率影响显著,泄漏率随槽面宽比的增大迅速增大。得到了最大转速和停机工况下阻塞流体压力与泄漏量、开启力的关系式;当泵腔工作压力为0.05MPa时,只要阻塞流体压力不超出0.0528~1.6378MPa区间均能保证密封安全有效。

为了研究倾斜织构表面的摩擦学性能,建立单微孔倾斜织构的二维计算模型并且考虑空化效应的影响。利用CFD方法模拟不同倾斜角、油膜厚度和织构深度条件下空化面积、织构表面压力分布和油膜承载力的变化情况。结果表明：与平行织构表面不同,在倾斜织构表面中,与不考虑空化相比,考虑空化效应时油膜承载力不一定更大,在倾斜角一定时,与油膜厚度有关;织构深度会影响承载性能,每个计算模型都会存在一个最优织构深度使得承载力最大,且最优承载力会随倾斜角的增大而增大,随油膜厚度的增大而减小;最优承载力增长率的变化趋势与空化效应有很大关系,空化效应较强时,最优承载力增长率会随着倾斜角的增大而减小,空化效应较弱时,最优承载力增长率会随着倾斜角的增大而增大。

在一些高参数工况下，传统的接触式机械密封往往会出现磨损严重、寿命较短的现象，难以承担设备长周期运行的重任。开展非接触式机械密封特别是双向旋转式非接触机械密封的研究，有利于这一问题的解决。本文通过对几种典型双向旋转式非接触密封的国内外研究现状综述，以及相关槽型特性的对比分析，获得了不同工况条件下工作的双向旋转式非接触密封端面槽型结构的选择原则：高压、高温、大尺寸场合宜选用圆弧槽，低速场合宜选用树形槽，磨削粒子细小的场合宜选用多孔端面，非高温场合均可考虑选用T型槽。指出完善理论模型、强化回流效应、提高开启稳定性及提升T型槽稳态运行温度区间为双向旋转式非接触机械密封技术的发展方向。

根据绿色设计的优点,在分析约束满足问题、范例推理优化算法与绿色设计相似点的基础上,将绿色设计应用到机械密封系统设计之中.通过具体示例,对绿色设计方法与流程进行应用与评价.结果显示,该设计流程与优化算法能够实现环保、节能和经济高效统一,具有推广价值.

金属垫片密封是压力容器和管道中常见的密封形式。其失效极少是因强度不足引起的，泄漏是连接系统失效的主要原因。在真实螺栓法兰金属垫片连接结构中。垫片的局部接触应力对螺栓法兰连接结构密封性能的影响较垫片的平均压紧应力更大。笔者在Wafters法的基础上，考虑了操作压力的影响，对法兰变形进行理论分析，推导了法兰偏转角的计算公式。根据法兰偏转角和金属垫片力学性能，提出了金属垫片接触应力分布的解析算法。解析计算得到的平均应力与数值模拟结果较为接近，但垫片外缘的最大应力小于数值模拟值，金属垫片接触应力的解析计算方法可作为一种保守的工程算法，可用于真实螺栓法兰金属垫片连接结构的设计。

针对低速工况气体密封研究较少而实际生产中又迫切需要开发的现状，该文将低速非接触式机械密封分成低速液膜非接触式和低速气膜非接触式两大类进行了讨论。文中分别从研究现状、端面结构、工作原理等几个方面对两类密封进行了对比分析，简要给出了其各自适宜的应用场合，以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解，并对设计和选型有一定的帮助。

针对目前O形圈性能试验装置测试的单一性,难能在同一装置中完成0形圈的多项性能测试,该文的试验装置可以实现0形圈的摩擦性能、应力松弛性能以及密封性能的多性能分析,同时采用差动螺旋机构精确控制压柱的位移和上下移动速度,使得载荷加载更加平稳.利用LabVIEW软件实现对步进电机控制以及试验数据采集,并根据采集结果对0形圈的泄漏特性进行了分析.试验结果表明,所设计的装置结构完善,控制系统准确性、实时性和动态性能较好,为今后对其他轴径、不同工况下0形圈性能研究提供良好的借鉴.