過(guò)裝密封第六章 非接觸密封

1、1 2 3 4 5 6 n密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有幾個(gè)形狀簡(jiǎn)單的環(huán)、銷(xiāo)、彈簧密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有幾個(gè)形狀簡(jiǎn)單的環(huán)、銷(xiāo)、彈簧 等零件的組合，比機(jī)械密封的零件少。等零件的組合，比機(jī)械密封的零件少。 n對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定的密封性能。對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定的密封性能。 n密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，檢修方密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，檢修方 便。便。 n因密封件材料為金屬，故耐高溫。因密封件材料為金屬，故耐高溫。 n浮環(huán)可以多個(gè)并列使用，組成多層浮動(dòng)環(huán)，能有效浮環(huán)可以多個(gè)并列使用，組成多層浮動(dòng)環(huán)，能有效 地密封地密封10MPa以上的高壓。以上的高壓。 n能用于能用于1

2、0000一一20000rmin高速旋轉(zhuǎn)液體機(jī)械，尤高速旋轉(zhuǎn)液體機(jī)械，尤 其適用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)其適用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100ms以以 上，這是其他密封所不能比擬的。上，這是其他密封所不能比擬的。 7 8 9 10 11 密封液進(jìn)入環(huán)隙密封液進(jìn)入環(huán)隙 后分兩路流向氫氣側(cè)后分兩路流向氫氣側(cè) 和空氣側(cè)。此類(lèi)密封和空氣側(cè)。此類(lèi)密封 間隙大，氫氣側(cè)為間隙大，氫氣側(cè)為 0.15-0.2mm，空氣側(cè)，空氣側(cè) 為為0.2-0.35mm，耗油，耗油 量大，進(jìn)入氫氣側(cè)的量大，進(jìn)入氫氣側(cè)的 油流會(huì)挾帶空氣并吸油流會(huì)挾帶空氣并吸 入氫氣，需要復(fù)雜的入氫氣，需要復(fù)雜的 真空凈油設(shè)備。真空凈油設(shè)備。

3、 12 整體型浮環(huán)密封的密封環(huán)為整體，可用整體型浮環(huán)密封的密封環(huán)為整體，可用 于高壓，其典型的結(jié)構(gòu)有以下兩種：帶冷于高壓，其典型的結(jié)構(gòu)有以下兩種：帶冷 卻孔浮環(huán)密封和卻孔浮環(huán)密封和L型浮環(huán)密封。型浮環(huán)密封。 帶冷卻孔浮環(huán)密封：帶冷卻孔浮環(huán)密封：大氣為低壓側(cè)，被密封氣體大氣為低壓側(cè)，被密封氣體 為高壓側(cè)。高壓側(cè)浮環(huán)沿周向布滿(mǎn)冷卻孔，使進(jìn)為高壓側(cè)。高壓側(cè)浮環(huán)沿周向布滿(mǎn)冷卻孔，使進(jìn) 入密封腔的冷流體首先通過(guò)高壓側(cè)浮環(huán)，然后分入密封腔的冷流體首先通過(guò)高壓側(cè)浮環(huán)，然后分 兩路分別進(jìn)入高壓側(cè)和低壓側(cè)環(huán)隙，這樣就能對(duì)兩路分別進(jìn)入高壓側(cè)和低壓側(cè)環(huán)隙，這樣就能對(duì) 高壓側(cè)浮環(huán)起到冷卻作用。該是應(yīng)用于離心壓縮高壓側(cè)

4、浮環(huán)起到冷卻作用。該是應(yīng)用于離心壓縮 機(jī)的典型內(nèi)冷浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)，適用于線(xiàn)速度機(jī)的典型內(nèi)冷浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)，適用于線(xiàn)速度40m s以上的中低壓場(chǎng)合。以上的中低壓場(chǎng)合。 13 L型浮環(huán)密封：型浮環(huán)密封： L型浮環(huán)與型浮環(huán)與L型固定環(huán)的安裝型固定環(huán)的安裝 位置互相嵌入，防止浮環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的銷(xiāo)釘設(shè)在位置互相嵌入，防止浮環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的銷(xiāo)釘設(shè)在 徑向位置，以縮短密封的軸向尺寸，結(jié)構(gòu)徑向位置，以縮短密封的軸向尺寸，結(jié)構(gòu) 緊湊。緊湊。 n 根據(jù)工作條件選擇結(jié)構(gòu)形式根據(jù)工作條件選擇結(jié)構(gòu)形式 n 計(jì)算浮動(dòng)力、摩擦力計(jì)算浮動(dòng)力、摩擦力 n 計(jì)算并校核相對(duì)偏心度計(jì)算并校核相對(duì)偏心度 n 計(jì)算泄漏量計(jì)算泄漏量 n 計(jì)算摩擦功耗計(jì)算摩擦

5、功耗 15 16 continue 17 18 19 設(shè)在理想狀態(tài)下的流速設(shè)在理想狀態(tài)下的流速 為為u1，實(shí)際流速比，實(shí)際流速比u1小，小， 令令Cd為速度系數(shù)，則實(shí)為速度系數(shù)，則實(shí) 際流速際流速u(mài)= Cd u1;于是通于是通 過(guò)孔口的流量等于過(guò)孔口的流量等于Q= CdCc Au1。 20 21 22 23 24 e是節(jié)流間隙是節(jié)流間隙 s s是齒片間隙是齒片間隙 l l是壓力比是壓力比 25 n為了使迷宮密封具有良好的效果，除葉輪輪蓋密封為了使迷宮密封具有良好的效果，除葉輪輪蓋密封 片數(shù)較少片數(shù)較少(4-6)外，在一般密封結(jié)構(gòu)中應(yīng)不少于外，在一般密封結(jié)構(gòu)中應(yīng)不少于6， 一般為一般為7-12，

6、但也不宜過(guò)多，過(guò)多的齒將占有較長(zhǎng)，但也不宜過(guò)多，過(guò)多的齒將占有較長(zhǎng) 的軸向尺寸，而且對(duì)于泄漏量的進(jìn)一步降低作用不的軸向尺寸，而且對(duì)于泄漏量的進(jìn)一步降低作用不 大，密封片數(shù)一般不超過(guò)大，密封片數(shù)一般不超過(guò)35片。片。 迷宮密封的最小徑向間隙迷宮密封的最小徑向間隙s一般可取一般可取0.4mm左右，左右， 也可按下式計(jì)算：也可按下式計(jì)算： D：是密封直徑：是密封直徑 26 n密封片可以用厚密封片可以用厚0.15-0.2mm的金屬帶制成。的金屬帶制成。 可以采用黃銅或鎳，用紅銅絲梯形槽斂縫?？梢圆捎命S銅或鎳，用紅銅絲梯形槽斂縫。 有時(shí)可以直接做在軸套上，而外套用石墨有時(shí)可以直接做在軸套上，而外套用石墨

7、 制成，間隙為滑動(dòng)軸承的制成，間隙為滑動(dòng)軸承的0.17-0.25倍。倍。 n原則上迷宮密封材料配對(duì)應(yīng)該是一硬一軟：原則上迷宮密封材料配對(duì)應(yīng)該是一硬一軟： 如果采用了硬梳齒如果采用了硬梳齒(整體制造整體制造)，則采用軟材，則采用軟材 料襯套；如果用了裝配的軟材料密封片，料襯套；如果用了裝配的軟材料密封片， 則采用硬材料襯套，以免摩擦生熱或產(chǎn)生則采用硬材料襯套，以免摩擦生熱或產(chǎn)生 火花引起燒損或爆炸?；鸹ㄒ馃龘p或爆炸。 27 28 1)盡量使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一盡量使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一 個(gè)間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x或用高個(gè)間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)

8、的距離或用高-低齒強(qiáng)低齒強(qiáng) 制改變氣流方向，齒間距一般為制改變氣流方向，齒間距一般為59mm。 2)密封齒要做得盡量薄，并帶銳角。齒尖厚度應(yīng)小于密封齒要做得盡量薄，并帶銳角。齒尖厚度應(yīng)小于 0.5mm，運(yùn)行中偶爾與軸相碰時(shí)，齒尖先磨損而脫離，運(yùn)行中偶爾與軸相碰時(shí)，齒尖先磨損而脫離 接觸不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過(guò)熱而造成事故。接觸不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過(guò)熱而造成事故。 3)由于迷官密封泄漏量大由于迷官密封泄漏量大,因此在密封易燃、易爆或有毒因此在密封易燃、易爆或有毒 氣體時(shí)，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，氣體時(shí)，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封， 間隙內(nèi)引入惰性氣體。其壓力稍大于被

9、密封氣體壓力；間隙內(nèi)引入惰性氣體。其壓力稍大于被密封氣體壓力； 如果介質(zhì)不允許混入空氣，則可采用抽氣式迷宮密封。如果介質(zhì)不允許混入空氣，則可采用抽氣式迷宮密封。 n一一. 干氣密封樣機(jī)干氣密封樣機(jī) 二二.干氣密封的工作原理、特點(diǎn)干氣密封的工作原理、特點(diǎn) 及應(yīng)用及應(yīng)用 近年來(lái)，隨著密封技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，近年來(lái)，隨著密封技術(shù)的不斷發(fā)展和完善， 出現(xiàn)了一種稱(chēng)之為干式氣體密封的新型軸封，解出現(xiàn)了一種稱(chēng)之為干式氣體密封的新型軸封，解 決了多年來(lái)機(jī)械密封一直不能干運(yùn)轉(zhuǎn)的難題。這決了多年來(lái)機(jī)械密封一直不能干運(yùn)轉(zhuǎn)的難題。這 種密封采用氣體作為密封介質(zhì)，種密封采用氣體作為密封介質(zhì)，利用流體的動(dòng)力利用流體的動(dòng)

10、力 學(xué)原理，通過(guò)在密封面上開(kāi)設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封學(xué)原理，通過(guò)在密封面上開(kāi)設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封 端面的非接觸運(yùn)行。端面的非接觸運(yùn)行。 相對(duì)于傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封，這類(lèi)密封具相對(duì)于傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封，這類(lèi)密封具 有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行無(wú)磨損，功耗??；泄漏量小，有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行無(wú)磨損，功耗??；泄漏量小， 可實(shí)現(xiàn)零泄漏或者零逸出?？蓪?shí)現(xiàn)零泄漏或者零逸出。 越來(lái)越多的泵、越來(lái)越多的泵、 壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和氣體透平壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和氣體透平 機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用了此類(lèi)密封。機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用了此類(lèi)密封。 n 干氣密封結(jié)構(gòu)主要由加載彈簧、干氣密封結(jié)構(gòu)主要由加載彈簧、O O 形圈形圈 、靜環(huán)以及動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)在彈簧等載荷、靜環(huán)

11、以及動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)在彈簧等載荷 的作用下，可沿軸向自由移動(dòng)。動(dòng)環(huán)的作用下，可沿軸向自由移動(dòng)。動(dòng)環(huán)( (螺旋螺旋 狀溝槽狀溝槽) )依靠軸套固定在旋轉(zhuǎn)軸上并隨軸旋依靠軸套固定在旋轉(zhuǎn)軸上并隨軸旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)。 緩沖氣體注入到密封裝緩沖氣體注入到密封裝 置置, , 當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)將被當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)將被 密封氣體周向吸入槽內(nèi)密封氣體周向吸入槽內(nèi) ，由于受到密封堰的阻，由于受到密封堰的阻 礙，氣體作減速流動(dòng)并礙，氣體作減速流動(dòng)并 被逐漸壓縮。在此過(guò)程被逐漸壓縮。在此過(guò)程 中，氣體的壓力升高，中，氣體的壓力升高， 即產(chǎn)生了流體動(dòng)壓力。即產(chǎn)生了流體動(dòng)壓力。 當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí) ，靜環(huán)將從動(dòng)環(huán)表

12、面被，靜環(huán)將從動(dòng)環(huán)表面被 推開(kāi)，這樣密封面之間推開(kāi)，這樣密封面之間 始終保持一層始終保持一層 極薄的氣極薄的氣 膜（膜（ 3 35m5m）。同時(shí)）。同時(shí) ，密封面間極小的氣膜，密封面間極小的氣膜 間隙控制泄漏到最低的間隙控制泄漏到最低的 水平。水平。 三三.干氣密封的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題干氣密封的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 n1. 動(dòng)壓效應(yīng) 動(dòng)壓槽的形狀及其尺寸 n2. 微尺度流體力學(xué) 滑移邊界條件的應(yīng)用 n3. 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制 n4. 高壓、高溫?zé)崃︸詈舷碌拿芊猸h(huán)變形問(wèn)題 四四.干氣密封的性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)干氣密封的性能和結(jié)構(gòu)參數(shù) n泄漏量 n摩擦功耗 n氣膜剛度 n螺旋角 n槽深比 n槽數(shù)n n槽臺(tái)寬比1 n

13、槽長(zhǎng)壩長(zhǎng)比2 五五.典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型典型結(jié)構(gòu)類(lèi)型 n單端面密封結(jié)構(gòu)單端面密封結(jié)構(gòu) 主要用于中、低壓條件下，允許少量工藝氣體泄漏到主要用于中、低壓條件下，允許少量工藝氣體泄漏到 大氣環(huán)境中的場(chǎng)合，一般用于無(wú)毒氣體，如大氣環(huán)境中的場(chǎng)合，一般用于無(wú)毒氣體，如 N2、CO2和和 空氣等。其運(yùn)行的極限條件為：密封壓力空氣等。其運(yùn)行的極限條件為：密封壓力 2.76MPa，溫度，溫度 260，線(xiàn)速度，線(xiàn)速度 152m/s。 n串聯(lián)式干氣密封串聯(lián)式干氣密封 串聯(lián)式干氣密封可用于高壓烴類(lèi)氣體場(chǎng)合，其串聯(lián)式干氣密封可用于高壓烴類(lèi)氣體場(chǎng)合，其 運(yùn)行的極限條件為：密封壓力運(yùn)行的極限條件為：密封壓力8.27MPa，溫度，溫

14、度 260，線(xiàn)速度，線(xiàn)速度 152m/s。 n雙端面密封雙端面密封 雙端面密封主要用于有毒、易燃易爆的雙端面密封主要用于有毒、易燃易爆的 氣體場(chǎng)合以及不允許有污染的食品加工和氣體場(chǎng)合以及不允許有污染的食品加工和 醫(yī)藥加工過(guò)程醫(yī)藥加工過(guò)程 。 六六.力學(xué)模型與受力分析力學(xué)模型與受力分析 n（1）壓縮機(jī)在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)）壓縮機(jī)在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) 六六.力學(xué)模型與受力分析力學(xué)模型與受力分析 n（2）在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下）在正常運(yùn)轉(zhuǎn)條件下 六六.力學(xué)模型與受力分析力學(xué)模型與受力分析 n（3）當(dāng)受到外來(lái)干擾時(shí)）當(dāng)受到外來(lái)干擾時(shí) 七七.螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)算螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)算 1.1.密封間隙內(nèi)氣膜流動(dòng)狀態(tài)密封間隙

15、內(nèi)氣膜流動(dòng)狀態(tài) n（1 1）層流與紊流）層流與紊流 雷諾數(shù)是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)，表示的雷諾數(shù)是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)，表示的 為流體流動(dòng)的慣性力和粘性力之比。為流體流動(dòng)的慣性力和粘性力之比。 如果粗糙面較為粗糙，特別當(dāng)密封面開(kāi)槽時(shí)，在雷諾如果粗糙面較為粗糙，特別當(dāng)密封面開(kāi)槽時(shí)，在雷諾 數(shù)小于臨界雷諾數(shù)數(shù)小于臨界雷諾數(shù)500-1000500-1000時(shí)，流動(dòng)很快變成紊流。時(shí)，流動(dòng)很快變成紊流。 對(duì)于雷諾數(shù)作如下估計(jì)：對(duì)軸徑的要求，取其上限值對(duì)于雷諾數(shù)作如下估計(jì)：對(duì)軸徑的要求，取其上限值 120mm120mm，密度，密度1.01.0/m3/m3，粘度，粘度1.861.8610-

16、5Pas10-5Pas，間隙，間隙3m3m ，當(dāng)轉(zhuǎn)速分別為，當(dāng)轉(zhuǎn)速分別為10000 r/ min 10000 r/ min 和和100000r/min100000r/min時(shí)，相應(yīng)的時(shí)，相應(yīng)的 雷諾數(shù)分別為雷諾數(shù)分別為1010和和100100。所以氣體的流動(dòng)為層流，可忽略。所以氣體的流動(dòng)為層流，可忽略 慣性力的影響。慣性力的影響。 1.1.密封間隙內(nèi)氣膜流動(dòng)狀態(tài)密封間隙內(nèi)氣膜流動(dòng)狀態(tài) n（2）分子流與粘性流）分子流與粘性流 由于在螺旋槽干氣密封摩擦副之間的氣體潤(rùn)滑膜相當(dāng)由于在螺旋槽干氣密封摩擦副之間的氣體潤(rùn)滑膜相當(dāng) 薄，只有微米級(jí)，因此在研究氣膜的流動(dòng)特性時(shí)，需要判薄，只有微米級(jí)，因此在研究氣

17、膜的流動(dòng)特性時(shí)，需要判 別其是否符合連續(xù)介質(zhì)假設(shè)條件。為此，引入一個(gè)確定連別其是否符合連續(xù)介質(zhì)假設(shè)條件。為此，引入一個(gè)確定連 續(xù)介質(zhì)假設(shè)適用范圍的判據(jù)。此判據(jù)就是克努森準(zhǔn)則（續(xù)介質(zhì)假設(shè)適用范圍的判據(jù)。此判據(jù)就是克努森準(zhǔn)則（ Knuden）。）。 克努森準(zhǔn)則的定義是：氣體分子平均自由程與所研究克努森準(zhǔn)則的定義是：氣體分子平均自由程與所研究 問(wèn)題中物體的特征尺寸之比，即問(wèn)題中物體的特征尺寸之比，即:Kn= l / h 當(dāng)當(dāng)Kn0.01時(shí)，流動(dòng)為粘性流時(shí)，流動(dòng)為粘性流 ； 當(dāng)當(dāng)Kn1時(shí)，流動(dòng)為分子流時(shí)，流動(dòng)為分子流 ； 當(dāng)當(dāng)0.01Kn1時(shí)，氣體流動(dòng)處于過(guò)渡流區(qū)域時(shí)，氣體流動(dòng)處于過(guò)渡流區(qū)域 。 空氣

18、的平均自由程為空氣的平均自由程為0.069m, 氣膜厚度通常為氣膜厚度通常為35m, 因而空氣在干氣密封流動(dòng)為過(guò)渡流。因而空氣在干氣密封流動(dòng)為過(guò)渡流。 2.2.干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法 n（1）專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算法（）專(zhuān)業(yè)軟件計(jì)算法（CFD） CFD數(shù)值模擬實(shí)質(zhì)是把描述流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)介質(zhì)數(shù)學(xué)數(shù)值模擬實(shí)質(zhì)是把描述流體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)介質(zhì)數(shù)學(xué) 模型離散為大型代數(shù)方程組，建立可以在計(jì)算機(jī)上求解的模型離散為大型代數(shù)方程組，建立可以在計(jì)算機(jī)上求解的 算法，從而獲得問(wèn)題所需的解。主要的數(shù)值方法有：有限算法，從而獲得問(wèn)題所需的解。主要的數(shù)值方法有：有限 差分法、有限元法和邊界元法，近年來(lái)有限

19、體積法亦成為差分法、有限元法和邊界元法，近年來(lái)有限體積法亦成為 一種被廣泛采用的數(shù)值方法。一種被廣泛采用的數(shù)值方法。 求解思路：求解思路： n確定流動(dòng)模型：層流或湍流；確定流動(dòng)模型：層流或湍流； n選擇計(jì)算模型和確定邊界條件；選擇計(jì)算模型和確定邊界條件； n建立幾何模型劃分網(wǎng)格；建立幾何模型劃分網(wǎng)格； n選擇求解方法；選擇求解方法； n輸出結(jié)果處理與分析。輸出結(jié)果處理與分析。 2.2.干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法 n（2） C語(yǔ)言編程計(jì)算法語(yǔ)言編程計(jì)算法 求解思路：求解思路： n建立流體動(dòng)力學(xué)模型；建立流體動(dòng)力學(xué)模型； n建立流動(dòng)數(shù)學(xué)模型（控制方程和邊界條件）；建立流動(dòng)

20、數(shù)學(xué)模型（控制方程和邊界條件）； n利用差分法或有限元法將偏微分方程化為線(xiàn)性方利用差分法或有限元法將偏微分方程化為線(xiàn)性方 程組；程組； n確定編程計(jì)算流程框圖；確定編程計(jì)算流程框圖； n依據(jù)流程框圖利用依據(jù)流程框圖利用C語(yǔ)言編程計(jì)算；語(yǔ)言編程計(jì)算； n輸出結(jié)果處理與分析輸出結(jié)果處理與分析 。 2.2.干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法干氣密封氣膜流場(chǎng)的計(jì)算方法 n（3）近似解析法）近似解析法 近似解析法求解流場(chǎng)的邊值問(wèn)題，其求解思近似解析法求解流場(chǎng)的邊值問(wèn)題，其求解思 路為路為: n建立非線(xiàn)性偏微分雷諾方程；建立非線(xiàn)性偏微分雷諾方程； n應(yīng)用應(yīng)用PH線(xiàn)性化方法，將非線(xiàn)性偏微分雷諾方程轉(zhuǎn)線(xiàn)性化方法，將非

21、線(xiàn)性偏微分雷諾方程轉(zhuǎn) 化為線(xiàn)性偏微分方程；化為線(xiàn)性偏微分方程； n引入復(fù)函數(shù)分離變量將線(xiàn)性偏微分方程變?yōu)閮蓚€(gè)引入復(fù)函數(shù)分離變量將線(xiàn)性偏微分方程變?yōu)閮蓚€(gè) 線(xiàn)性實(shí)常數(shù)微分方程組；線(xiàn)性實(shí)常數(shù)微分方程組； n采用小參數(shù)迭代法求解線(xiàn)性實(shí)常數(shù)微分方程；采用小參數(shù)迭代法求解線(xiàn)性實(shí)常數(shù)微分方程； n近似求得螺旋槽內(nèi)氣體動(dòng)壓分布的解析解。近似求得螺旋槽內(nèi)氣體動(dòng)壓分布的解析解。 3.3.基于基于CFDCFD的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)算的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)算 n層流模型 n幾何模型 33 1() ()()6 phprphpph r rrrrr 3.3.基于基于CFDCFD的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)算的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)計(jì)

22、算 n壓力分布 4.4. 螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法 n(1)無(wú)量綱柱坐標(biāo)雷諾方程及邊界條件無(wú)量綱柱坐標(biāo)雷諾方程及邊界條件 n(2)PH線(xiàn)性化方法線(xiàn)性化方法 令：令： PH線(xiàn)性雷諾方程線(xiàn)性雷諾方程 ： 相應(yīng)邊界條件相應(yīng)邊界條件 : 33 ()PPPH PHPH 1 1 P i R R p p PP i 0 0 0 0 H P HH )()()( 111 )1()1(1 H HP0 )0(1 4.4.螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法 n(3)引入復(fù)函數(shù)分離變量引入復(fù)函數(shù)分離變量 邊值問(wèn)題的解具有下列形式邊值問(wèn)題的解具有下列形式: 為此

23、研究復(fù)函數(shù)邊值問(wèn)題為此研究復(fù)函數(shù)邊值問(wèn)題: ( ) i n fe ()1()2()n fi 22 00 2() nnn fifnn i fn i (1) 0 n f 0 ()n fABi 22 101022 ()2nn 22 202011 ()2nnn 4.4.螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法 n(4)迭代法求解迭代法求解 其近似解為其近似解為: 零次近似：零次近似： 解得解得: 一次近似一次近似: 解得解得: 2 1( )101112 e e 2 2( )202122 e e 10110 0 20120 0 11 101010 c ec e 11 202020 c

24、 ec e 111 11120220 211211102102 111111 111111 11 22 AB c ec eee 1111222 212121 1 11 22 AB c ec eee 4.4.螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的近似解析法 n(5)動(dòng)壓近似解析式及其實(shí)例計(jì)算動(dòng)壓近似解析式及其實(shí)例計(jì)算 動(dòng)壓二級(jí)近似解析式：動(dòng)壓二級(jí)近似解析式： 實(shí)例計(jì)算：不同間隙下氣膜的壓力分布實(shí)例計(jì)算：不同間隙下氣膜的壓力分布 2 1()2() 2 02()0 (cossin)3 1() 2 P HH 1.001.051.101.151.201.251.301.35 0 10 20 30 40 50 60 3.05m 4.05m 2.05m 八八.干氣密封螺旋槽形參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化干氣密封螺旋槽形參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化 1. 多目標(biāo)協(xié)調(diào)函數(shù)多目標(biāo)協(xié)調(diào)函數(shù)-剛漏比的解析式剛漏比的解析式 2. 協(xié)調(diào)優(yōu)化程序