Page 192 - 《摩擦学学报》2021年第6期

第 6 期 王和顺, 等: 双尖槽干气密封特性对比研究 977

Pressure inlet 周向边界处有：

p| θ=0 = p| θ=α
其中：θ =0是周向起始处边界；θ =α是周向结束处边
界，两边界周期性重合，故其压力值应相等，其中：α=2π/N，
N为端面槽数.

Periodic Periodic
3 结果分析

A Pressure outlet 选择一种双尖槽和三种燕尾螺旋槽进行分析研

Fig. 2 Diagram of regional difference grid 究，先对双尖槽和一种燕尾螺旋槽(螺旋槽槽深为5 μm)
图 2 密封端面周期计算示意图 压力分布进行对比，然后以开启力、泄漏量、刚度和刚

漏比作为密封性能考查指标，设置端面间隙在0.5~15 μm
2.2 数值计算
范围内变化，对四种槽型各指标量的值及相对增幅进
选取密封端面上一个开槽周期，用有限差分法对式(4)
行对比分析. 其中双尖槽结构参数完全如表1如示，而
进行离散求解，通过压力分布获得端面开启力、泄漏
三种燕尾螺旋槽槽深分别选定为5、8和10 μm，其他参
量、刚度和刚漏比等参量.
数相同，所获得的具有不同槽深的三种结构(因双尖
就选定的压缩机工况及参数，如图2所示，计算区
槽中两个螺旋槽的槽深分别为5和10 μm，为了探求与
域各边界条件如下：
双尖槽性能差距最小的燕尾螺旋槽槽深，故选取了两
径向进、出口端有：
个槽深分别为5和10 μm，和1个中间附近槽深8 μm的
r = r o ，p = p o (进口端)
燕尾螺旋槽进行了计算).
r = r i ，p = p i (出口端) 通过对比4组槽型的计算结果，发现槽深为5 μm

4.0
3.0
3.0
p/MPa 2.0 p/MPa 2.0

1.0
1.0
0 0
81.0 81.0
75.8 30 75.8 30
70.5 18 24 70.5 18 24
r/mm 65.3 12 r/mm 65.3 12
6 θ/(°) 6 θ/(°)
60.0 0 60.0 0
(a) Pressure distribution of DSG (b) Pressure distribution of DPG
3.5 3.6
B 2 B 1 DPG C 2
3.4
3.0 DSG-h g =5
3.2 DSG-h g =8
2.5 DSG-h g =10
3.0
p/MPa 2.0 p/MPa 2.8 C 3 C 1
2.6
1.5
DPG 2.4
1.0 DSG-h g =5
DSG-h g =8 2.2
0.5
DSG-h g =10 2.0
0 1.8
60 62 64 66 68 70 72 74 76 78 80 0 5 10 15 20 25 30
r/mm θ/(°)
(c) Radial pressure distribution (d) Circular pressure distribution

Fig. 3 Diagram of face pressure distribution
图 3 密封端面压力分布示意图