双列反向台阶型机械密封空化流动与冷却机理

摘要

基于计算流体动力学建立了考虑空化效应的双列反向瑞利台阶型机械密封热流体动力润滑(THD)数值模型，并研究了THD特性和空化流动规律。研究结果表明，在双列反向瑞利台阶中发生大面积空化现象，形成低温区域，进而对液膜端面和密封环体产生了显著的冷却作用;从转速、压力以及槽深的变化规律来看，高速、低压和浅槽时空化面积更大，但空化冷却的水平不仅取决于空化面积，还与空化强度相关;同时，由于润滑介质的液化与汽化，在槽内液膜的破裂和重整边界处形成温度谷值和峰值，并在压差流、剪切流共同作用下形成涡旋流动，且涡旋的边缘位置与空化重生以及高温区结束的位置一致;反向台阶槽槽内大面积空化效应的形成促使密封产生良好的抽吸效应，大大降低了密封泄漏率。

关键词

机械密封 / 双列反向台阶 / 空化效应 / 热效应 / 涡旋流动 / 冷却机理