第37卷
：第3期
化工机械
干气密封端面气膜流场的三维模拟分析
刘亚莉*赵丽丽张强董华东威俊清
(郑州轻工业学院）
摘要采用ANSYS分析软件对干气密封端面动、静环间的气膜层及螺旋槽内的流场进行了有限元分析。采用落垒直厚度进行面分区刘分单元，而后将面网格拉伸成体网格的方法，解决了气膜层流场三维
流场的楼拟计算，得到了气膜层整体及密封面情区、台区、坝区流场的压力及速度分。关键词干气密封三维流场有限元法
中图分类号TQ051.21
文献标识码A
干气密封由于其独特的优点，现已广泛用于
离心式压缩机、膨胀机、反应釜及其它高速和高压机器中1.2)。干气密封的密封性能取决于动-静环间的气膜层流场分布，但因气膜极薄（通常在3~ 8μm），通过实验测定气膜层流场特性比较困难，因此多采用数值计算方法，通过建立二维稳态气膜流场模型，采用有限元分析对其工作原理进行研究(3-6)。本文以典型的螺旋槽干气密封为研究对象，借助于ANSYS软件，采用对面和网格进行拉伸的方法构建三维流场模型，对密封端面流体进行有限元计算，得出密封端面整体气膜层，以及槽、台、坝区流场的压力和速度分布，为干气密封的性能分析、泄漏量预测及端面结构优化设计提供依据。
1基本方程
在ANSYS软件中，流场计算的基本方程为连续性方程和运动方程。其在极坐标下的形式[7 为：
0=(ad) e
(1)
α(pi)+V.(p) =-Vp+V.i+pg+F at
(2)
式中p流体的密度，kg/m；
w--速度失量，m/s;
文章编号0254-6094(2010)03-0335-04
p Pg.F
压力，Pa；
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单位体积上的重力和外部力，N/m"；应力张量。
T由下式给出：
(3)
式中μ
动力粘度，Pa·s；单位张量。
2几何模型 2.1计算区域
选取稳态工况下密封端面气体为研究对象，密封端面结构如图1所示，其结构参数为：环内径
台区漕区埃区
图1爆旋槽密对端面结构示意图
*刘亚莉，女，1964年9月生，教授。河南省郑州市，450002。万方数据