[发明专利]一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法

说明书

本发明提出一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法。所述方法使用动网格技术对密封环真实运行时的动态平衡进行了数值模拟，对微小扰动对密封性能的影响和密封环动态特性进行了研究，总结了负载力波动、进口压力波动和温度波动对密封性能的影响规律。实验结果表明密封动态特性的研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于核主泵波度密封性能影响分析技术领域，特别是涉及一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法。

背景技术

波度密封工作过程中易受到外界扰动的影响，压力波动、负载力波动等会影响内部流场的变化，导致密封环开启力增加或减小，造成负载力与开启力失去平衡，此时静环会在力的作用下沿轴向上下移动调整开启力与液膜厚度，使密封环重新回到平衡，当膜厚改变时，流场又会发生变化，所以动态过程中两者相互影响。密封环对扰动反应不一，响应过程可能会出现滞后性，某些扰动还会造成密封环剧烈运动，所以密封动态特性研究显得尤为重要，这对密封环工作的稳定性具有重要意义。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种基于动网格技术的波度密封动态特性分析方法，所述方法具体包括：

选择动网格方式：利用层铺法Layering实现密封流体域变形产生的网格运动；

密封环性能影响分析：以一定基础膜厚的波形端面密封稳态计算结果为基础利用动网格进行非稳态计算，通过施加不同扰动来分析微小扰动对密封环性能的影响；所述不同扰动包括进口压力扰动和进口温度扰动；

动态特性分析：利用动网格对密封环真实运行时的动态平衡进行数值模拟，根据负载力波动、进口压力波动和温度波动对密封环动态特性进行分析；

所述利用动网格对密封环真实运行时的动态平衡进行数值模拟的计算流程具体为：

步骤1：初始化工作参数；

步骤2：初始膜厚；

步骤3：计算压力分布；

步骤4：计算开启力与负载力；

步骤5：判断开启力与负载力的差值的绝对值是否小于设定阈值，如果小于则输出结果，结束计算流程；如果不小于则调整参数返回步骤3重新计算。

进一步地，所述进口压力扰动对密封环性能的影响具体为：

进口压力正弦波动方程如下：

式中p_in为非稳态计算时进口压力，p₀为稳态计算时进口压力，a为波动幅值，f为波动频率；

对进口压力波动时开启力随时间的变化、进口压力波动时泄漏量随时间的变化、液膜温度分布随时间的变化、液膜压力分布随时间的变化和径向速度分布随时间变化进行分析。

进一步地，所述进口温度扰动对密封环性能的影响具体为：

进口温度正弦波动方程如下：

式中T_in为非稳态计算时进口压力，T₀为稳态计算时进口压力，a为波动幅值，f为波动频率；

对进口温度波动时开启力随时间的变化、进口温度波动时泄漏量随时间的变化、不同温度变化频率的开启力和不同温度变化频率的泄漏量进行分析。

进一步地，负载力波动对密封动态特性的影响具体为：

负载力正弦波动方程如下：