240-树形槽干气密封仿真Workbench2024R1 SCDM AM FLUENT

[1]夏永波等.掺氢天然气干气密封启动特性研究.西安交通大学学报2024年3月第58卷第3期

Thomas 等[21] 和 Bai 等[22] 通过编程的方法, 考虑了阻塞效应对干气密封的影响, 结果显示当压力超过2 MPa时, 出口马赫数达到1.37, 会发生阻塞现象。Xu 等[23] 考虑了实际气体效应和阻塞效应的影响,发现阻塞效应会增大开启力, 降低泄漏量, 并降低密封间隙内的流体温度。

运行时, 高压的密封工质被泵入两密封端面之间, 在流经收敛的间隙被压缩产生流体动压力,迫使静环和动环分离, 并形成一层极薄的气膜(厚度为2.5~10 μm), 从而阻滞了工质向低压侧的流动, 起到极好的密封效果。

针对高速、 高压差下干气密封间隙内流体的流动, 一旦流体速度增加至当地声速, 会在密封出口产生阻塞现象, 并通过密封出口与外界环境的压力差克服流动摩擦。 图2 给出了一种考虑阻塞效应的干气密封性能数值预测模型( 沿轴向放大1 000 倍) ,在主密封出口处增加出口扩张段, 以预测主密封出口流道扩张对密封性能的影响, 密封工质由坝区进入出口扩张 段 后 继 续 膨 胀, 压 力 逐 渐 降 低 至 外 界环境压力。 根据转轴和密封环内径之间的可用径向距离, 出口扩张段的径向长度(hb) 取主密封径向长度的2.3%~4.6%[24] ; 为避免工质在出口扩张段内剧烈膨胀, 轴向宽度(lb) 取气膜厚度的2 倍。

介质氮气，理想气体，压力进口设置为2Mpa, 出口压力一个大气压，8000转每分钟。

ANSYS MESH六面体网格

稳态计算

层流模型

氮气介质，理想气体

转速8000rpm

入口条件

出口条件

周期性边界

求解算法

开启力和泄漏量监测

从旋转面初始化