螺旋槽干气密封微尺度气膜非线性振动特性及试验研究的任务书.docx

螺旋槽干气密封微尺度气膜非线性振动特性及试验研究的任务书
任务书
一、任务背景
螺旋槽干气密封广泛应用于航空、航天、石化、冶金等领域中，特别是在高速旋转机械中，如离心压缩机、涡轮机等，其作用是有效控制旋转机械的泄漏量和磨损，保证机械的可靠运行。然而，螺旋槽干气密封在运行过程中存在一些问题，例如，流体动力学不稳定、气体分子与固体表面的相互作用导致的气膜振动等。因此，研究螺旋槽干气密封的微尺度气膜非线性振动特性具有重要意义。
二、研究目的
本研究的目的是：
1.分析螺旋槽干气密封的结构与工作原理，探究其非线性振动特性，寻求优化设计的方法。
2.建立螺旋槽干气密封的微尺度气膜振动数学模型，深入研究其动力学特性。
3.进行实验研究，验证数学模型的正确性以及分析气膜非线性振动的特点，得到更真实可靠的研究结果。
三、研究内容与方法
1.研究内容
(1)分析螺旋槽干气密封的结构与工作原理，了解气膜振动的机理。
(2)建立螺旋槽干气密封的气膜非线性振动数学模型，采用复杂变量法和能量法，从微观分子运动到宏观气膜振动的层次建立模型。
(3)通过模型求解，分析气膜振动的频率、振幅和相位变化规律，深入探究气膜振动的动力学特性。
(4)开展实验研究，研制实验测试装置，通过压力传感器、加速度传感器等仪器测量气膜压力、振动信号等参数，验证数学模型的正确性，并分析不同参数对气膜振动的影响。
2.研究方法
(1)理论分析方法：通过梳理文献，了解螺旋槽干气密封的研究现状，对其结构、工作原理、非线性振动理论等进行系统分析和综合研究。
(2)数学分析方法：借助复杂变量法和能量法建立螺旋槽干气密封的气膜非线性振动数学模型。
(3)计算机数值模拟方法：利用Matlab等软件平台进行模型求解，得出气膜振动的频率、振幅和相位变化规律。
(4)实验方法：研制实验测试装置，通过实验测量气膜压力、振动信号等参数，验证数学模型的正确性，并分析不同参数对气膜振动的影响。
四、预期成果及意义
1.预期成果
(1)建立螺旋槽干气密封的微尺度气膜非线性振动数学模型。
(2)分析气膜非线性振动的特点，得出气膜振动的频率、振幅和相位变化规律。
(3)开发实验测试装置，验证数学模型的正确性，并得出气膜振动的实验数据。
2.意义
(1)为螺旋槽干气密封优化设计提供了理论依据。
(2)深入探究了螺旋槽干气密封的非线性振动特性，为进一步优化气密封的性能提供了新思路。
(3)为实现高速旋转机械的低泄漏、高可靠性运行提供了技术支持。