机械工程学报

作者：马学忠, 孟祥铠

单位：1. 兰州理工大学石油化工学院 兰州 730050;2. 浙江工业大学机械工程学院 杭州 310032

关键词：机械密封,环形槽,空化诱导,负泄漏,有限元分析；

基金：国家自然科学基金（52005236）和兰州理工大学博士科研启动基金（02-061907）资助项目。

为提升瑞利台阶型机械密封的泄漏控制能力和丰富其零/负泄漏设计方法，通过建立有限元数值模型，对比研究了端面环形槽的空化诱导机理及诱导空化区对密封性能的影响规律与水平。结果表明环形槽在较大槽深下仅存在流体静压效应且静压力较低，可极大改变端面流体膜压分布，限制并分离正向瑞利台阶处液膜高压区从而在反向瑞利台阶区域诱导生成空化效应，其量纲一化深度超过20后限制分离作用水平趋于稳定。环形槽诱导作用最大使空化区长度增加82%从而有效提升密封空化抽吸水平，扩大负泄漏工况区域。反向瑞利台阶主槽深度显著影响环形槽诱导作用，其优选范围为8～15，该范围内空化长度比与反向抽吸率的相对改变量均小于2%，这使密封在一定端面磨损量下仍具有良好的泄漏控制能力。

来源：2022年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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