张英杰
- 作品数：5 被引量：34H指数：3
- 供职机构：兰州理工大学石油化工学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：化学工程理学一般工业技术更多>>
- 螺旋槽干气密封微尺度气膜的温度场计算被引量：12
- 2014年
- 螺旋槽干气密封在高压、高速旋转时内部会产生一定量的热,导致密封环发生热弹变形,从而使运行不稳定和泄漏量增大。首先在速度滑移边界条件下,求出气膜压力和气膜速度;然后推导出气膜的能量微分方程,同时引入温度阶跃边界条件,进而利用气膜的压力、速度和能量方程,通过Matlab软件数值计算得到气膜的温度分布。结果表明,随着气体从外径流入内径,气膜速度的分布规律是先降低后升高,槽根部周围速度较低;随着气体从外径流入内径,气膜温度的分布规律是先升高后降低,槽根部周围温度较高;考虑温度阶跃下的温度分布与不考虑温度阶跃下的温度分布相差较小,可以不予考虑温度阶跃对干气密封气膜温度的影响。
- 丁雪兴刘勇张伟政张英杰
- 关键词：干气密封微尺度气膜流体力学
- 热耗散下螺旋槽干气密封气膜刚度的计算与分析被引量：3
- 2014年
- 通过二阶非线性滑移边界条件下的雷诺方程并用PH线性化方法和迭代法求得螺旋槽内的气膜推力和气膜压力,并推导了其气膜厚度,得到二阶非线性滑移边界条件下气膜刚度的近似解析式,推导出考虑热耗散下的气膜能量微分方程;利用气膜的压力、能量方程、二阶非线性滑移边界条件下气膜刚度的近似解析式,通过Matlab软件求得螺旋槽内气膜刚度在不同压力、转速、槽深、螺旋角下的分布。结果表明:随着压力、转速、槽深的增大,气膜刚度随之增大,并在槽根部附近达到最大值,且气膜刚度的变化呈非线性;在槽深为6μm、介质压力为0.4MPa、转速为8700r·min-1、环境压力为101.3k Pa的工况下,螺旋角为75°左右时,气膜刚度最大。通过本文设计的在不同介质压力下的试验表明,通过能量微分方程计算所得的考虑热耗散下的气膜刚度数值比不考虑热耗散的气膜刚度数值更接近试验值。本文结果对优化干气密封结构参数、提升干气密封性能十分重要。
- 丁雪兴张英杰刘斌刘勇
- 关键词：气膜刚度热耗散
- 热耗散变形下干气密封系统轴向振动稳定性分析被引量：13
- 2016年
- 基于非线性振动理论,建立了气膜-密封环系统轴向振动模型,同时考虑了热耗散有热弹变形对气膜厚度和刚度的影响。在特定的工况下,求解并拟合了非线性气膜的轴向刚度和阻尼,获得了一个非线性受迫振动微分方程。在无外激励情况下,通过求解Floquet指数,讨论了系统分岔的问题,分析了螺旋角对系统稳定性的影响,得到了干气密封系统稳定运行的螺旋角范围,并求得螺旋角为75°54′36″时系统发生Hopf分岔。将数据结果与无热耗散有热弹变形、无变形下的数据进行比较。研究结果表明:考虑热耗散有热弹变形下的系统稳定的螺旋角范围比无热耗散有热弹变形和无变形的螺旋角范围更大。热耗散热弹变形下发生Hopf分岔的分叉点位置相比无热耗散有热弹变形和无变形的分岔点更加突出。这与先前利用龙格-库塔法研究的结果一致,从而验证该方法的正确性。其结果说明,热耗散有热弹变形对干气密封系统的稳定运行有一定的干扰,对工程实际具有一定应用价值。
- 丁雪兴陆俊杰刘勇张英杰
- 关键词：干气密封热耗散分岔稳定性
- 高速高压螺旋槽干气密封端面温度的测试分析被引量：5
- 2015年
- 由于高工况和端面间隙3~5μm,因而对端面温度的测试技术是个难点,更是研究端面微尺度热流体力学的关键点。采用Lab VIEW对端面温度编写测试程序,选定符合要求的传感器等设备,确定相应的测试技术,采取抑制干扰的措施,对端面温度进行测试,研究不同工况和启停阶段下端面温度的分布和其原因。试验结果表明：不同压力和转速下,端面的温度分布：根径大于内径大于外径,最高温度发生在根径处,为90.90℃,说明非接触状态下,以根部大压降引起的热耗散所产生的温升为主。启停阶段外径温度最高,说明接触状态下,以固体壁面间摩擦产热为主。这与先前利用热耗散变形得到的理论结果相吻合,验证了根径区域为温度最高点。试验结果为今后考虑热耗散下的槽形优化提供了依据。
- 陆俊杰丁雪兴张伟政严如奇张英杰
- 关键词：干气密封微尺度端面温度LABVIEW软件
- 螺旋槽干气密封微尺度气膜厚度计算及测试被引量：3
- 2015年
- 基于修正的广义雷诺方程,用pH线性化方法、迭代法对非线性雷诺方程近似求解,得到气膜开启力的近似解析式,并与闭合力建立平衡力方程,求得平衡状态下的气膜厚度。通过Maple程序求解了平衡力方程,分别获得了气膜厚度随转速和介质压力的曲线,并与试验值相比较,两者误差较小,进而验证了该理论的正确性。利用Maple程序分析了螺旋槽结构参数对气膜厚度的影响。结果表明,螺旋角在14°-16°时,可控制气膜厚度在2.75-4μm内;槽深在8-14μm时,可控制气膜厚度在3-5μm内。
- 严如奇翟霄张英杰陆俊杰丁雪兴
- 关键词：干气密封气膜厚度螺旋角
