基于槽区表面纹理化改性的液膜密封性能提升方法

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目的 对传统液膜密封槽区表面进行微观有序纹理化改性,以期调节微尺度流动,提高密封综合性能。方法 根据流动因子ξ判断密封端面间流体流动状态,采用有限体积法数值模拟密封稳态性能,对比现有文献验证算法正确性;系统对比研究不同几何、工况参数下有、无表面微纹理设计的密封开启力和泵送率的变化规律,阐释槽区纹理对密封性能的影响机理。结果 槽区纹理化改性在提高密封间隙流体静压的同时,还可实现方向性导流,增强流体动压;在纹理方向与流场方向高度一致时(本文工况下α=10°~15°)可表现出良好的导流效果;通过增加纹理密度No.或增大纹理宽间比Bm/Cm,适当调小纹理间距Cm,可使导流效应增强;微纹理设计不会改变槽型参数的优化结果,存在较宽的纹理结构参数区间,使有纹理密封性能较无微纹理更优;有纹理密封在高速、大槽深时的维稳和抑漏效果更好。结论 在液膜密封槽区表面合理设计有序微纹理,可在槽型结构已较优的基础上,进一步有效提升液膜开启力、降低泄漏率。依据分析结果,提出“在流场与流体型槽方向高度匹配的前提下,设计超滑水槽区表面能够大幅提升液膜密封开启性能和泵送能力”的设想。
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