[发明专利]一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法

摘要

本发明公开一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法，本发明建立相对合理和完善的槽底界面粗糙度模型，阐释合理的粗糙度造型设计对密封性能改善及降低开槽技术标准的机制和机理，最终实现基于干气密封槽底粗糙度微观效应的有序造型设计方法，提高干气密封的性能、简化开槽技术方法。

主权项

1.一种基于槽底微造型设计的干气密封开槽方法，其特征在于：包括AR型二维数字滤波技术，所述方法如下：步骤一：基于高斯分布和线性自相关函数的粗糙表面方法，采用AR型二维数字滤波技术；步骤二：建立模拟槽底界面粗糙度微观随机特点模型；步骤三：基于步骤二中模型生成具有相应随机特征的自相关函数粗糙表面3D模型并建立函数关系，所述粗糙表面自相关函数如下：R(τx,τy)＝σ2exp{‑2.3[(τx/βx)2+(τy/βy)2]1/2}其中σ为表面均方根粗糙度，τx、τy分别为x、y方向上的时间间隔，βx、βy分别为x、y方向上的相关长度，当βx＝βy时表面为各向同性，当βx≠βy时表面为各向异性；步骤四：定义λr＝βx/βy为粗糙度纹理方向参数，λr＝1时为各向同性表面，通过调节βx和βy的长度比即可改变λr值，从而可以模拟具有一定纹理特征的各向异性表面；步骤五：基于步骤四，改变λr值，当λr>1时，生成的表面具有横向纹理特征，而且λr值越大，横向纹理越明显；反之，λr<1时，可以生成具有纵向纹理特征的表面，λr趋近于零的时候，出现明显的纵向条纹；步骤六：根据干气密封槽底流场分布规律，建立各类槽型；步骤七：基于槽型，定义λg为槽型流场方向参数，规定λg＝0时造型流线与流场流线相切时的方向，规定λg＝1时为造型流线与流场流线夹角为α＝45度方向，规定λg＝λr‑max时为造型流线与流场流线垂直方向；通过调节造型流线与流场流线夹角α即可改变λg值，从而可以与λr对应表征具有一定纹理特征的各向异性表面；步骤八：基于可压缩气体平均流动方程，结合数值化粗糙3D模型，采用Matlab编程，计算出粗糙表面间隙气体流动的流量因子及其与纹理方向的关系；计算密封动压及泄漏率特性参数，得出表面粗糙形貌特征与特性参数之间的关系。