基于微尺度效應(yīng)的液體非接觸式機(jī)械密封研究.pdf

1、用于液體介質(zhì)的非接觸式機(jī)械密封由于低摩擦、低能耗、壽命長等優(yōu)點(diǎn)而有著廣泛的應(yīng)用前景和研究意義。然而，液體非接觸式機(jī)械密封微間隙流動屬于微流動范疇，有關(guān)研究表明，微流動中會出現(xiàn)一些宏觀流動中可以忽略的微尺度效應(yīng)，如表面力占主導(dǎo)、邊界滑移、相對表面粗糙度變大等，這些效應(yīng)已成為影響微間隙流動的重要因素。目前，對干氣密封的微尺度效應(yīng)研究已取得了顯著的成果，但由于微尺度下液體流動的特殊和復(fù)雜性，使得液體非接觸式機(jī)械密封微尺度效應(yīng)的研究還很少。因此

2、，本文將對液體非接觸式機(jī)械密封的微尺度效應(yīng)進(jìn)行初步研究，以便為高性能機(jī)械密封的研究開發(fā)和應(yīng)用提供參考。具體工作和結(jié)論如下（本課題得到國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水力機(jī)械端面密封內(nèi)部微尺度流動與密封潤滑機(jī)理研究”的資助，基金號51279067）:
　　1.基于分子動力學(xué)方法，研究單個水分子在不同密封材料表面的吸附作用。研究表明:水分子在石墨表面、碳化硅表面的吸附能較小，當(dāng)剪應(yīng)力足夠大時，水分子容易發(fā)生邊界滑移。
　　2.在相同安裝條

3、件和工況下，測試鎳基硬質(zhì)合金-石墨、碳化硅-石墨密封副的摩擦扭矩并進(jìn)行對比分析，探索密封微間隙流動邊界滑移問題。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，相同試驗(yàn)條件下，達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，碳化硅-石墨密封副的摩擦扭矩略小于鎳基硬質(zhì)合金-石墨的摩擦扭矩，分析認(rèn)為摩擦扭矩之間的差值系邊界滑移不同所造成。
　　3.分析了不同滑移模型的特點(diǎn)，以螺旋槽上游泵送機(jī)械密封為例，基于Navier線性滑移模型，修正邊界條件，采用N-S方程對液膜進(jìn)行數(shù)值求解，得到邊界滑移對液膜開啟力