干气密封端面气膜气体泄漏特性的数值模拟

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Numerical Simulation on Leakage Characteristics 0f Dry Gas SealAi Junfeng W ang Suofang(1.Nanjing University of Aeronautics&Astronautics，Nanjing Jiangsu 210002，China；2.Unit 9 1 880 of PLA，Jiaozhou Shandong 266200，China)Abstract：The leakage characteristics of dry gas seal was studied through the numerical simulation based on the N-Sequation，laminar model，and SMIPLEC method.The leakage orientation and leakage rate were investigated under variousface clearances and rotating speeds.The numerical simulation results show that ga8 leakage rate is affected by speed of ro-tating seat，thickness of gas film，groove type.Through reasonable reducing speed，adjusting the thickness of gas film，selec-ting proper groove，the sealed gas leakage rate can be reduced，SO that the beter sealing effect can be obtained。

Keywords：dry gas sea1.；clearance of film；spiral angle；leakage rate干气密封即 干运转气体密封”因其可靠的性能，低的运转损耗，低 的功耗，且能适应高温、高压、高速及各种强腐蚀性介质的恶劣环境 ，因此被广泛应用在石油、化工、冶金、航空等行业中。干气密封数值分析法，即利用数值分析的方法对干气密封理论分析所建立的方程进行求解 ，属于气膜密封动力学分析方法中的非线性方法。总体上，求解 N-S方程的数值方法分为有限差分法、有限体积法和有限单元法，这三种方法在工程实际中被广泛采用。Lipschitz等 分别采用有限单元和有限差分法计算了径向槽干气密封的性能；王建荣等 用有限元法计算了圆弧槽干气密封的特性；王美华等 用三角单元法计算了人字形槽机械密封端面间的压力场，得到了热变形及力变形的结果；彭建等人 采用有限单元法计算了平底、斜底螺旋槽和径向槽 3种气体密封的压力分布，收稿 日期 ：2012-10-24作者简介：艾俊峰 (1986-)，男，硕士研究生，研究方向为发动机轴端密封.E-mail：cobra-a###163.COB。

进行了部分参数优化，并对平底螺旋槽进行了实验研究；李双喜等 对干式气体端面密封的开启特性进行了研究 ；Bonneau等 用有限单元法计算了螺旋槽气体轴承和密封的性能；宋鹏云等 用有限差分法对干气密封 (直线槽)进行了数值计算，并对槽形、槽数、槽深等影响密封端面流场的因素进行了分析；张岳林等 提出了-种变深 T型槽结构并对其性能进行了研究；董华东等 对双列燕尾槽干气密封端面流厨行了数值模拟；Miler等 采用矩形网格单元和径向网格单元对螺旋槽气体机械密封进行了研究 ；胡丹梅等 对螺旋槽干气密封进行了有 限元法计算 ；彭旭东等 研究了转速压力对 T型槽干气密封槽型几何结构参数优选值的影响。

以往对密封端面流场的数值计算过程中，普遍存在以下问题：(1)通倡计算区域简化成二维平面，难以真实地反映动环端面浅槽流体动压效应 ；(2)对控制方程简化过多，简化的编程和计算对计算结果的真实性有较大影响；70 润滑与密封 第 38卷bearing[J].Tribol Trans，1991，34(1)：9-16。

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斯凯孚 (SKF)荣获 《工业设计》杂志年度创新产品奖斯凯孚 (SKF)凭借其升级版探索者 自调心滚子轴承系列，荣获由 《工业设计》 (Design Ideas)杂志颁发的年度创新产品奖。作为原斯凯孚探索者轴承的新-代创新产品，升级版系列产品得到了大幅改进，充分体现出斯凯孚在产品研发方面的最新技术。

自调心轴承产品经理 Goran Berg说道： 斯凯孚凭借100多年的全球知识与经验始终致力于技术创新。作为斯凯孚创新产品之- ，升级版斯凯孚探索者 自调心滚子轴承延长了正常运行时间，提高了可靠性，最大程度地降低了在特定应用中对环境的影响，尤其是对可靠性具有严格要求的行业 ，如矿山、冶金、工业传动和船舶等，从而令更多的客户从中获益。”2012年是斯凯孚在华经营 100周年，而正是在这-年斯凯孚发布了升级版探索者轴承系列。这款产品结合了优质的洁净均质钢与经过改善的热处理工艺 ，在硬度和韧性之间实现了出色的平衡，从而具有更高的耐磨性，与原先的产品相比，使用寿命增加了-倍，尤其适用于高污染和润滑不足的应用环境。在检测到轴承磨损时，该产品能维持更长时间的运行，从而能够提供更多的准备时间，减少非计划停机时间和相关成本。这款产品还能通过减少润滑剂和能耗以及实现紧凑性来最大程度地减少对环境的影响。

自1999年推出以来 ，斯凯孚探索者系列产品的性能-直广受赞誉●天，所有标准斯凯孚球面滚子轴承、CARB圆环滚子轴承和大部分球面滚子推力轴承均根据斯凯孚探索者性能等级制造，并且随着斯凯孚升级版轴承钢的使用，达到了新-级性能。

该奖项旨在评估每年最具创新性的产品，并且鼓励 中国工程师在 IT软件、电子产品、工业传动和材料等行业发挥创新精神。约40 000名读者受邀参与2012年获奖产品的评选环节。升级版斯凯孚探索者自调心轴承最终在工业控制类别中荣膺桂冠。