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化工机械
干气密封系统轴向非线性动力稳定性
韩明君**·李有堂”朱丽”丁雪兴”俞树荣”（兰州理工大学a.理学院；b.机电工程学院;c.石油化工学院）
2012年
摘要建立了轴向振动下气联-密封环系统流固耦合动力学模型，应用激扰法和龙格-库塔法求解振动方程，分析失稳点振动非线性动力学行为。结采表明，在静态优化出的坏旋角范国(70~80°）内，存在看失稳点城，并在特定的坏槽结构参数范图内产生了混范运动，通过选择合理的坏旋增结构参数可以控制混汽。改变工况，其振端发生了变化，但失稳点的爆放角数值不变。得到控制系统稳定运行的结构参数区城，计算结果为干气密封的动态优化设计提供指导。
混运动
关键调干气密寸轴向操动龙格一库塔法
非战性勃力学
中图分类号TQ051.1
文献标识码
干气密封气膜轴向平衡间隙通常为3
5um，间隙微小变化极有可能导致干气密封失效，因此保证系统轴向非线性动力稳定性显得尤为重要[1]。刘雨川等(3]在干气密封振动响应分析时，将三自由度的微扰运动简化为两个相互独立的微扰运动，一个只作轴向的微扰移动，另一个沿两个正交轴作角向微扰摆动。MillerB和GreenI"]对螺旋槽端面密封环在轴向和两个角向自由度上的运动加以分析，用直接数值频率响应法计算气膜的刚度和阻尼特性。在角向微扰下，刘雨川等4,51联立气膜微扰雷诺方程和浮环运动方程，对角向摆动自振稳定性界限进行了数值分析；Et-sionI和BurtonRA(o,7]通过试验和理论计算获得的摆动自振频率约等于动环角速度的一半。在轴向微扰下，MillerB等1*-10)分别用步进法、有限元法和近似解析法求解了气膜动态特性参数，分析了其轴向稳定性。丁雪兴等[]建立了气膜-动环系统动力学模型，分析了螺旋槽干气密封系统非线性动力学行为；运用Fluent软件对不同气膜厚度的螺旋槽干气密封内部微间隙三维流场进行数值模拟，得到其流场的压力分布(1,2)。在轴向微扰下，以上作者均未讨论气膜-静环流固耦合系统非线性动力稳定性间题，笔者应用微扰法和
，国家自然科学基金资助项目（50965010）。
文章编号0254-6094(2012)03-0308-05
龙格-库塔法耦合求解了气膜润滑方程和静环轴向运动方程，求出了失稳时的螺旋角点域范围，并分析了失稳时的系统非线性动力学行为，为动态优化提供了理论基础。
气膜~密封环系统轴向振动模型的建立 1.1干气密封的结构和工作原理
干气密封结构主要由加载弹簧、0型圈、静环及动环等组成（图1）。缓冲气体注人到密封装置，
暖冲气 4
介质侧
图1螺旋槽干气密对结构
1、6——0形圈； 3—弹策： 7—轴套：
**韩明君，男，1975年12月生，讲师。甘肃省兰州市，730050。方方数据
静环座： 2
4——静环；5—
动环；
8——转轴