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。

液膜机械密封能够实现降低或消除密封端面摩擦磨损和控制密封泄漏的双重目的,简要介绍了液膜机械密封原理,并根据原理将其归纳为非接触式液膜机械密封和微接触式液膜机械密封两大类。基于基本原理给出了强制引流、运动增压、空化抽吸和黏性反输等四大基本功能结构,对其进行了一一阐述,提出了实际应用中具体表面改形结构是基本功能结构组合应用的观点。根据上述观点设计出了一种经过了现场考核的端面结构型式,达到了减摩抗磨和控漏的双重预期效果,为液膜机械密封的研究、开发及推广应用提供了一些有益参考。