随着人类文明的进步和全球经济的不断发展,人类对能源的需求也在不断扩大,寻找到清洁、安全、高效、可靠的新能源是人类文明发展的必由之路。核能经过半个世纪的发展,技术日趋成熟,在军、民领域都得到了广泛应用。本文对核电站主泵中的轴封装置进行了研究,主要针对一级静压式密封中的流场进行分析。从理论分析和数值计算模拟两个方面对密封流场进行了研究,得出了密封端面几何参数和密封操作参数等对密封性能的影响。具体说来包含以下几个方面:(1)静压式机械密封的原理介绍。简单说明了机械密封的发展状况和相关应用情况,主要对静压式机械密封进行了介绍。着重对主泵密封中使用的收敛锥面型静压密封进行了详细说明,分析了其结构特点和成膜原理,随后通过图示说明了密封的动态工作原理。(2)流体力学的研究方法介绍,建立简化了的流动控制方程。对流动的控制方程(N—S方程)进行了说明,并引出了对其简化的方式。通过分析平行平面间隙内黏性流动和对雷诺方程的推导过程,进一步阐明了流动的控制方程的物理意义和简化方式,最后将密封流场的流动简化为平面形式,并建立了其相应的运动控制方程。对控制方程的数值求解方法进行了说明,阐述了有限体积法的原理和计算过程,并简单介绍了离散控制方程的求解方法。(3)密封流场的CFD分析。分析密封结构特点,根据工程应用中的实际情况确定密封的各主要形状参数和操作参数,建立二维的密封数值计算模型。使用商用CFD软件FLUENT对密封间隙内的流场进行数值模拟分析,通过变化参数的手段研究端面结构参数和操作参数对密封性能的影响。将计算结果汇总并以曲线的形式描绘出来,以观察其变化规律。(4)流场内的热分布规律研究。分析了密封内的主要产热、散热因素,建立密封流场在柱坐标系下的理论运动控制方程和能量控制方程。使用FLUENT软件对流场进行数值模拟,得出流场内的温度分布规律,并讨论热变形对密封的影响。本文主要通过数值计算的方式,对主泵用静压式机械密封内的流场进行模拟。分析了各种形状参数和操作参数对密封性能的影响,为进一步的研究工作和密封的设计提供一定的参考。