几种槽形干气密封密封性能的对比

胡枫楠
（郑州大学化工与能源学院）

　　【摘　要】采用Fluent软件对不同槽形干气密封密封端面间的流场进行数值模拟，得到了流场的压力分布以及不同转速下干气密封的开启力、泄漏量、刚度和刚漏比。通过对比发现螺旋槽动压效应Z好，其气膜开启力Z大；双螺旋槽密封效果Z好，泄漏量远小于其他槽形；联通螺旋槽刚度和刚漏比Z大，抗干扰能里Z好。

　　【关键词】干气密封；数值模拟；Fluent
　　0　引言
　　随着工业生产要求的提高和人们环保意识的增强，人们对密封的泄漏要求也越来越严格，因此，干气密封（drygas seal）^[1]技术应运而生。干气密封是一种流体动压型非接触式机械密封，具有无磨损、功耗小、结构简单、泄漏小等特点。目前，国外对干气密封的基础研究已经比较成熟，并在工业实际应用中取得了比较大的进展。

　　干气密封属于机械密封表面开浅槽技术，因此密封端面开槽的槽形一直是干气密封研究的重要方向之一，人们对很多槽形进行了研究，如直线槽^[2]、人字形螺旋槽^[3]等。螺旋槽是目前干气密封密封端面开槽Z常用的槽形，也是目前研究Z多的槽形^[4-6]，因此本文在螺旋槽的基础上对槽形进行了改进并对其进行模拟和对比分析。

　　1　模型建立
　　1.1几种槽形的结构

a）尾翼螺旋槽；b）联通螺旋槽；c）双螺旋槽；d）环形螺旋槽
图1 不同槽形结构示意图

　　几种槽形结构示意图如图1所示。尾翼螺旋槽是顺着螺旋槽旋转方向在螺旋槽根部沿圆弧增加开槽；联通螺旋槽是将两个相邻的螺旋槽在槽根部分连接起来；双螺旋槽是将螺旋槽分为螺旋方向相反的两部分；环形螺旋槽是将所有的螺旋槽在槽根部位连接起来。

　　1.2几何模型

图2 不同槽形单流道示意图

　　分别对四种槽形干气密封密封端面间流体流道采用solidworks建立模型，沿圆周方向取尾翼槽、双螺旋槽、环形螺旋槽的1/12，取联通螺旋槽的1/6作为周期性模型进行模拟，各种槽形流体单流道模型如图2所示。

　　1.3网格划分及边界条件
　　本章仍然运用Gambit软件对模型进行网格划分，采取线