利用有限元软件Abaqus建立丁腈橡胶O形圈的轴对称有限元分析模型,分析丁腈橡胶O形圈作为静密封和微动密封时的性能参数。研究表明,O形圈作为静密封时,当流体压力达到6 MPa以上时,必须使用挡圈来避免装配间隙倒角处的剪切失效并提高O形圈的工作压力;在微动密封内外行程中,O形圈的Von Mises应力分布存在较大差异,极值位置变化趋势相反,并且内外行程分别存在一随流体压力增加而增加的固定临界黏滑位移,微动位移小于该值时,O形圈处于黏滑状态,微动位移大于该值时,O形圈发生完全滑动;压缩率增加时,O形圈往复运动过程中受到的滑动摩擦力会急剧增加,在保证密封性的基础上,压缩率取值不宜过大。

为解决现有干气密封端面型槽型线方程表征能力不强和结构参数定义体系不统一的问题,提出了一种基于径向微段组合以表征任意形状型线的广义对数螺旋槽结构模型。给出了广义对数螺旋槽结构参数定义体系,对比了不同压力和速度条件下广义螺旋槽与经典螺旋槽干气密封的开启力、气膜刚度和泄漏率等稳态性能,重点研究了广义螺旋角分布和型线周向偏转两个特征量对干气密封性能的影响,基于不同目标函数获得了广义螺旋槽的最优形状。结果表明:型槽上游侧壁型线形状对各项稳态性能参数均有显著影响,而下游侧壁型线形状仅对泄漏率和气膜刚度影响显著;经典对数螺旋槽是一种流体动静压效应很强的端面结构,单纯依靠型线优化难以使气膜承载力显著提高,不过在低压高速条件下优化广义螺旋角分布,在高压低速条件下合适设置型线周向偏转有望提高...

动密封技术是航空发动机关键技术之一,对发动机整体性能具有重要影响。气膜密封结构是一种性能先进、潜力巨大的航空发动机密封型式。介绍了几种典型气膜密封结构的工作原理、结构特点和发展历程,分析其在航空发动机上应用中的存在的优势和问题。从理论研究、试验研究2方面综述了国内外气膜密封技术的发展现状。对航空发动机气膜密封技术的发展现状和需要关注的研究方向进行了总结,表明气膜密封是航空发动机密封技术中具有巨大发展潜力的重要方向,但已有的大部分气膜密封技术尚不能满足高性能航空发动机的技术需求,仍需要加快相关基础技术的研究与发展。

本文中建立了水润滑可倾瓦推力轴承启停过程瞬态模型，采用Hertz接触模型，以自定义可倾瓦推力轴承起动过程发生初始倾斜时刻转速一初始倾斜转速Uft为对象，分析了支点接触与磨损变形量、载荷大小对水润滑可倾瓦推力轴承起动过程影响．初始倾斜转速‰随着支点变形量增大而增大，随着载荷增大而增大．在给定可倾瓦推力轴承可接受初始倾斜转速最大值Uftc。情况下，几何尺寸确定可倾瓦推力轴承载荷及支点变形均存在最大值．采用水润滑可倾瓦推力轴承性能试验台进行模型验证，结果表明：Uft测量值与数值分析结果吻合度较高，误差小于10％；采用加速度传感器及扭矩传感器联合方法可以比较准确地判断出轴承推力瓦发生倾斜时刻，从而确定可倾瓦推力轴承的Uft值．

综合考虑密封端面间的粗糙表面接触、热弹性变形和黏温效应，结合JFO空化条件，建立了混合润滑状态下织构化端面机械密封的热弹流润滑（TEHD）理论分析模型．在航空泵用机械密封的操作工况范围内，应用有限单元法数值分析了圆形、方形和三角形等几种典型表面织构机械密封在稳定状态下的端面液膜压力、膜厚和膜温分布，以及对密封性能参数的影响规律．结果表明：表面织构对端面压力和温度分布影响很大；端面开三角形织构2的机械密封能获得最大的液膜承载比、最小摩擦系数、最高液膜刚度，在低压下能满足泄漏要求，因此性能最优。

针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。

介绍了研制成功的“八”字形螺旋槽端面密封。它是一种新型流体动压非接触式机械密封,克服了在“人”字形螺旋槽端面密封中可能产生的磨粒磨损和冲刷磨损,实现了超高速、零泄漏和微磨损。该密封采用自循环螺旋泵与油气压差控制器相结合的密封油循环控制系统,具有简单可靠、节能等突出优点。

干气密封的瞬态特性是密封动力学研究中的重要内容,而现有研究主要关注于密封稳态特性的研究。本文针对密封内外压差波动这一典型工况开展仿真分析,研究螺旋槽干气密封在扰动工况下的瞬态特性。计算中,将润滑方程、接触方程与动力学方程耦合求解,以轴向膜厚、角向偏摆角、泄漏率和端面接触载荷为主要指标。结果表明：密封侧压力突降相比较于突升,更易引起密封环震荡,但后者更易诱发端面接触。对于扰动引起的瞬态震荡,密封的角向行为引起震荡时间的延长与震荡幅值的减小,其与轴向行为共同决定端面接触的可能性。动静环间的极薄气膜不仅将动环的行为传递给静环,同时通过弱化轴向与角向行为的相互影响来缓解扰动所引起的密封瞬态震荡。

流体密封作为一门新兴的工程技术学科正越来越受到各行业的关注.本文对流体密封的定义、作用、重要性、分类、涉及的主要学科、主要应用领域以及最新进展作一简单介绍并阐述了高速透平压缩机轴封经历的四个发展阶段:迷宫密封、浮环密封、机械密封、干气密封.干气密封是最先进的轴端密封形式已在炼油、化工等行业高速透平压缩机上得到越来越广泛的应用.

阐述了密封学的概念、研究内容和研究意义，综述了目前橡塑密封、机械密封和填料密封技术的现状，分析了我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我国未来密封领域研究的重点提出了若干建议。