在機(jī)械密封裝置中,機(jī)械密封動靜環(huán)接觸面上的摩擦熱容易造成干摩擦或產(chǎn)生較大的溫度梯度,從而使密封環(huán)內(nèi)產(chǎn)生過大的熱應(yīng)力并出現(xiàn)熱裂紋。本文針對機(jī)械密封環(huán)的溫度場進(jìn)行了研究,建立了密封動靜環(huán)的軸對稱模型并對其傳熱規(guī)律進(jìn)行了探討;與此同時,對密封靜環(huán)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場進(jìn)行測量。 首先本文基于有限元模型,將機(jī)械密封動靜環(huán)簡化為兩個獨立的軸對稱模型,用有限單元法求解其穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)溫度場及熱應(yīng)力場的數(shù)值結(jié)果。在建立了計算機(jī)械密封環(huán)的物理模型之后,介紹了用軸對稱問題的有限單元法求解溫度場及應(yīng)力場的具體過程,并指出了在計算中需要注意的問題。給出了密封動靜環(huán)的溫度場分布和熱應(yīng)力分布規(guī)律。同時給出了密封動靜環(huán)在系統(tǒng)啟動階段,密封端面上某點不同時刻的溫度、應(yīng)力分布圖,得到系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時間。 其次,本文利用自行設(shè)計的試驗臺,對密封靜環(huán)進(jìn)行多點溫度測量,得到靜環(huán)在軸向和徑向溫度分布規(guī)律,將它和數(shù)值模擬值進(jìn)行比較分析;此外,還測量了密封靜環(huán)在啟動階段某測點的溫度曲線圖,得到達(dá)到穩(wěn)態(tài)所需要的時間。經(jīng)過比較,測試結(jié)果與數(shù)值計算結(jié)果取得了較好的一致性。 經(jīng)過計算與測試表明,影響密封環(huán)溫度場、應(yīng)力場的主要因素:材料的導(dǎo)...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
第一章 引言
    1.1 本研究的工程背景及意義
    1.2 機(jī)械密封溫度場研究現(xiàn)狀
        1.2.1 工程簡化計算
        1.2.2 數(shù)值模擬
        1.2.3 實驗研究
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 機(jī)械密封溫度場和應(yīng)力場的數(shù)學(xué)描述
    2.1 概述
    2.2 導(dǎo)熱微分方程
    2.3 溫度插值函數(shù)
    2.4 邊界條件
        2.4.1 第二類界面單元的單元矩陣
        2.4.2 第三類界面單元的單元矩陣
    2.5 有限單元法的單元分析
    2.6 有限單元法的總體合成
        2.6.1 穩(wěn)態(tài)溫度場的總體合成
        2.6.2 瞬態(tài)溫度場的總體合成
    2.7 熱應(yīng)力場的計算
第三章 機(jī)械密封穩(wěn)態(tài)溫度場/應(yīng)力場的數(shù)值模擬
    3.1 建立計算模型的假設(shè)條件
    3.2 有限元模型的建立
    3.3 密封動靜環(huán)熱邊界條件的確定
        3.3.1 材料熱物理性參數(shù)
        3.3.2 摩擦副熱源強(qiáng)度
        3.3.3 對流換熱系數(shù)的計算
        3.3.4 熱量分配問題
    3.4 熱應(yīng)力場模型建立
    3.5 溫度/應(yīng)力場的數(shù)值模擬結(jié)果及分析
        3.5.1 溫度場的分布
        3.5.2 熱應(yīng)力場的分布
第四章 機(jī)械密封靜環(huán)溫度場的實驗研究
    4.1 機(jī)械密封實驗臺的建立
        4.1.1 密封實驗臺
        4.1.2 實驗參數(shù)的測量
    4.2 實驗過程
        4.2.1 實驗準(zhǔn)備過程
        4.2.2 測試過程
    4.3 實驗結(jié)果與分析
    4.4 實驗結(jié)果與數(shù)值解對比
第五章 機(jī)械密封環(huán)的瞬態(tài)傳熱分析
    5.1 密封環(huán)瞬態(tài)熱分析數(shù)值模擬模型
    5.2 計算結(jié)果與分析
        5.2.1 溫度場的分布
        5.2.2 VonMises 等效應(yīng)力分布
    5.3 機(jī)械密封靜環(huán)溫度場瞬態(tài)實驗
        5.3.1 實驗準(zhǔn)備過程
        5.3.2 實驗過程
    5.4 實驗結(jié)果與數(shù)值結(jié)果的比較
結(jié)論
研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄1
附錄2
附錄3
個人簡歷



本文編號：3845691