碳陶密封摩擦副復(fù)合材料特性的實(shí)驗(yàn)研究及流場分析.pdf

1、機(jī)械密封是目前旋轉(zhuǎn)軸密封常用的一種形式，尤其在石化行業(yè)占有舉足輕重的地位。機(jī)械密封摩擦副材料的選擇對其性能影響占主導(dǎo)地位，碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（簡稱碳陶復(fù)合材料）作為新興復(fù)合材料，將其作為機(jī)械密封摩擦副材料的研究鮮有提出，而碳陶復(fù)合材料具有耐磨性強(qiáng)、耐腐蝕性能優(yōu)異、機(jī)械強(qiáng)度高、優(yōu)越的熱傳導(dǎo)性能、摩擦系數(shù)小且有一定的自潤滑性，滿足機(jī)械密封摩擦副材料的性能要求，因此本文選用碳陶復(fù)合材料作為機(jī)械密封摩擦副材料對其端面溫度場特性及端面間液膜

2、流場進(jìn)行模擬及研究。
　　首先本文采用ANSYS Workbench平臺的Design Modeler三維建模模塊分別建立碳陶機(jī)械密封摩擦副（動(dòng)、靜環(huán)）及摩擦副端面間液膜幾何模型，采用Mesh模塊對摩擦副進(jìn)行網(wǎng)格劃分，應(yīng)用ICEM模塊對摩擦副端面間液膜進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并加載相應(yīng)的邊界條件，然后分別導(dǎo)入Steady-state Theraml模塊及Fluent模塊，采用控制變量法進(jìn)行數(shù)值模擬。對碳陶機(jī)械密封摩擦副溫度特性進(jìn)行模擬時(shí)分別

3、改變密封配對材料、密封介質(zhì)類型、密封軸轉(zhuǎn)速、密封腔壓力得到動(dòng)、靜環(huán)端面的溫度場分布；對摩擦副端面間液膜流場進(jìn)行模擬時(shí)分別改變密封軸轉(zhuǎn)速、密封腔壓力得到液膜壓力場/速度場分布并得到泄漏量大小的模擬值。其次本文利用機(jī)械密封試驗(yàn)臺對碳陶機(jī)械密封靜環(huán)中心位置溫度及泄漏量進(jìn)行測量，最后將得到的數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，并得出兩者存在差異的原因。
　　經(jīng)過數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)測量表明工況參數(shù)發(fā)生變化對碳陶機(jī)械密封摩擦副溫