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干气密封端面气膜的数值模拟及实验研究
摘要：
本文主要研究了干气密封端面气膜的数值模拟与实验。通过建立气体动力学模型，分析了干气密封端面气膜的形成及其对密封性能的影响因素。通过数值模拟和实验验证，得出了干气密封端面气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙对密封性能的影响规律。结果表明，在一定范围内，增加气膜厚度、降低旋转速度和增加运动轴向间隙可以提高干气密封的密封性能。
关键词：干气密封；端面气膜；数值模拟；实验研究；密封性能
1.引言
干气密封广泛应用于各种机械设备中，如离心压缩机、涡轮机、转子压缩机等。在这些机械设备中，端面气膜的形成与稳定性对密封性能有着决定性的影响。因此，研究干气密封端面气膜的形成及其对密封性能的影响因素，对改善干气密封的密封性能具有重要的意义。
本文通过建立气体动力学模型，分析了干气密封端面气膜的形成机理，并研究了气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙等因素对密封性能的影响规律。同时，利用数值模拟和实验验证了研究结果。
2.干气密封端面气膜的形成及其影响因素
2.1干气密封端面气膜的形成机理
在干气密封中，通过在端面间加入气体，形成了一层气体薄膜，称为端面气膜。端面气膜的形成机理主要由以下三个因素决定：
(1)高速旋转运动的转子会向外挤压气体，使其在两个端面间形成气膜。
(2)气膜的形成与气体压力、速度、粘度等因素有关。
(3)担轮、端盖和转子所形成的密封腔的几何形状也会影响气膜的形成。
2.2影响因素分析
(1)气膜厚度对密封性能的影响
气膜厚度是影响干气密封端面气膜稳定性和密封性能的关键因素。实验表明，当气膜保持一定的厚度时，会对密封性能产生明显的影响。
(2)旋转速度对密封性能的影响
在干气密封中，转子的旋转速度是影响气体在端面间形成气膜的重要因素。实验表明，转子旋转速度越高，气膜也就越稳定。
(3)运动轴向间隙对密封性能的影响
运动轴向间隙是指转子与密封腔之间的间隙。实验表明，当间隙较小时，气膜的稳定性和密封性能都会受到较大的影响。
3.数值模拟与实验研究
3.1数值模拟
为了研究气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙等因素对密封性能的影响规律，本文采用了CFD（计算流体动力学）方法，建立了干气密封端面气膜的数值模型。
通过数值模拟，得出了干气密封的气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙等参数对密封性能的影响规律。结果表明，在一定范围内，增加气膜厚度、降低旋转速度和增加运动轴向间隙可以提高干气密封的密封性能。
3.2实验研究
为了验证数值模拟结果的准确性，本文还进行了一系列实验。实验结果表明，与数值模拟结果相符，气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙等因素均对密封性能产生了显著的影响。
4.结论
本文研究了干气密封端面气膜的形成及其对密封性能的影响因素。通过数值模拟和实验验证，得出了气膜厚度、旋转速度和运动轴向间隙等因素对密封性能的影响规律。结果表明，在一定范围内，增加气膜厚度、降低旋转速度和增加运动轴向间隙可以提高干气密封的密封性能。本文的研究结果对提高机械密封的密封性能具有一定的参考价值。