自冲击密封流场演变规律及其结构优化设计研究

作     者：王衍 李猛 何一鸣 张家浩 冯聪 李德才 陈妙妙 胡琼 WANG Yan;LI Meng;HE Yiming;ZHANG Jiahao;FENG Cong;LI Decai;CHEN Miaomiao;HU Qiong

作者机构：江苏海洋大学机械工程学院江苏连云港222005 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084 宁波方力密封件有限公司浙江宁波315191 

出 版 物：《摩擦学学报(中英文)》 (Tribology)

年 卷 期：2025年第45卷第1期

页      面：110-123页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52275192) 连云港市“521工程”项目(LYG06521202262) 连云港市基础研究计划项目(JCYJ2301) 江苏高校“青蓝工程”项目 江苏海洋大学2024年研究生科研与实践创新计划项目(KYCX2024-42)资助 

主　　题：密封 自冲击 流场演变 支流反向率 结构优化 规则型 

摘      要：自冲击密封内部流道众多且结构复杂,厘清流场在不同工况下的演变规律对设计改进自冲击密封结构具有指导意义.研究发现,结构和工况参数变化时自冲击密封流场会出现支流介质反向流动现象,不同参数组合变化时流场中介质流向演变规律复杂.结合自冲击密封泄漏量变化趋势,建立了流场演变与节流效率的逻辑关系,并基于研究结果对层叠型自冲击密封进行结构优化.结果表明:支流反向流动有利于提高抑漏效率,密封间距对流道的正反向流动起主导作用,小间距时的主、支流均为正向流动,当间距超过200μm以后开始在支流出现反向流动;压力变化对流道正反向流动影响不大,转速升高会促使支流由反向流动向正向流动转变、降低支流反向率.基于支流反向率对分流角、流距及密封级数进行了优化并获得最优值,兼顾加工工艺的考虑进一步提出了规则型自冲击密封结构,该结构较层叠型结构的泄漏量增大10%以内,但在小间距下具备更高的节流效率,且可降低加工成本60%以上,为此类新型密封的尽快工业化提供技术支撑.