第38卷
第4期
化工机械
干气密封槽型参数的优化及其数值模拟
常小军**1胡伟’丁雪兴’黄义份”(1.兰州理工大学；2.兰州石化职业技术学院）
摘要利用多目标优化方法，构建气膜度与漫漏量之比的协调函数，应用maple软件对该目标函数逐行近似求解，获得最佳爆旋情几何参数和密封性能参数。采用CFD软件数值模报方法，建立流场的几何模型，根据所得进行内平街计算和密封性能的校核。通过对一个事联式承用干气密对系统的实例
设计，证明可以用该方法进行干气密封系统的优化设计及数值模拟验证。关键调干气密封槽型参数协调优化数值模权
中图分类号TQ051
文献标识码A
作为一种新式气体润滑的非接触式机械密封，干气密封由于其具有运行无磨损、功耗小、泄漏量小、可实现零泄或零逸出等优点，越来越广泛地应用在泵、压缩机、膨胀机及气体透平机等旋转机中。其中，螺旋槽干气密封是目前最常用的密封形式，然而，在工程实践中，有些螺旋线形的槽并未发挥出它的最大优势，其主要原因是型几何参数选择不合理。笔者针对这一问题，通过多目标优化方法，实现了槽型参数的最佳组合[2]。目前，研究干气密封的流动理论及计算方法是国内外学者普遍关注的课题之一，由于雷诺方程的非线性，一般采用有限元法[3-7]及实验测量法*9]来获得密封槽内气体动压分布及几何参数的优化范围。但以上均未考虑微尺度效应对流动的影响，笔者建立了微尺度理论下的非线性雷诺方程，根据微小尺度流动的特性，引人滑移边界条件，并用PH线性化方法、选代法对雷诺方程进行了近似求解，获得了比非滑移边界条件时更为精确的气体压力分布的解析解]，并且应用CFD 软件Fluent，采用层流模型对螺旋槽干气密封移态微尺度流场进行模拟，得到给定工况下的流场
数据，所得数据进行密封性能校核满足要求。 1槽型参数的协调优化
多目标优化问题尽管已有许多求解方法，然
文章编号0254-6094(2011)04-0453-04
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而最近十几年来演化算法已逐渐发展成为解决多目标优化间题的理想方法，特别为求解大规模复杂的多目标优化问题提供了有效的研究方法，因而多自标优化问题也已经成为演化算法领域的研究热点。多目标间题一般表示形式为：多目标向题的求解首要环节是在决策空间中寻求一个最优解集。在这个解集中，一个目标性能的改善是以另一个目标性能的降低为代价的。故使多个目标同时达到最优值是不可能的，而只能是在它们中进行协调权衡，使得各个目标函数尽可能地都达到近似最优["]。
多目标协调函数刚滞比的解析式中气膜推力为：
F=2m/, pdr
(1)
无量纲化后得：
F = F/nR,'p, =2 &pd
径向流量为：
_1.06op,a
Q=J,2mR,d= -
6p
无量纲泄漏量为：
a
0/Ph1.06me(P)
Q1- = Q/
(ag)re 6
由此可知刚漏比为：
，甘束省自然科学基金资助项目(3ZS061-A25-051)和甘肃省教育技术基金资助项目(0915-01)。**常小军，男，1976年10月生，工程师。甘肃省兰州市，730050。
万方数据
(2)(3)
(4)