Page 59 - 摩擦学学报2025年第5期

第 5 期 胡琼, 等: 复杂工况下槽底超滑移设计对液膜密封性能的影响 693

α和密封性能参数(开启力F 和泄漏率Q)均与压力波 虽然前者在稳定时的Q较后者大，但是数值均远小于
o
动规律一致且同步. 在压力波动期间，F 和Q的谷值以 JB/T 1472-2011规定的极限值5 mL/h，可见，槽底超滑
o
及α的峰值，在扰动停止后可以立即恢复至稳定运行 流动能够使S-LFS稳定性显著提升. 如图5和图6所示，根
时的数值. 而与之相比，无滑移条件时，F 、Q和α的瞬 据轴向A-A截面(图1)速度分布云图和动面(壁面W4)
o
态曲线均滞后于压力波动曲线，F 峰值小约27%、Q峰 压力场分布云图可知，超滑移条件下S-LFS开启力提
o
值小约16%，α峰值约是其3倍，且扰动停止后各参数 升的原因是经超滑移设计的槽区，其流场与槽底面间
恢复稳定运行的时间约为0.02 s. 这里需要说明的是， 无剪切阻力，所以流场能够更快速地向槽根聚集，撞

0.5 NS-P in SS-P in 0.14 2.2 3.0
Inner diameter side pressure, P in /MPa 0.4 NS-Q SS-Q 0.10 Cavitation volume fraction, α 2.0 Opening force, F o /kN 2.8 Leakage rate, Q/(mL/h)
NS-α
SS-α
2.9
2.1
NS-F o
SS-F o
0.12
2.7
1.9
2.6
0.08
1.8
2.5
0.3
2.4
1.7
0.06
2.3
1.6
0.04
2.2
0.2
1.4
2.0
1.9
1.3
0.00
0.1
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.02 1.5 2.1
Flowing time, t/s
Fig. 4 Influences of medium pressure fluctuation on cavitation and sealing performance under two slip conditions
图 4 2种滑移条件下介质压力波动对空化及密封性能的影响
Velocity/(m/s) 0.100 s 0.115 s 0.130 s 0.150 s

2.71e+01
2.44e+01
2.17e+01
1.90e+01
1.63e+01
1.36e+01 Super slip
1.08e+01
8.13e+00
5.42e+00
2.71e+00
0.00e+00
No slip
Fig. 5 Velocity distribution in axial A-A cross section of liquid film under medium pressure fluctuation
图 5 介质压力波动下的液膜轴向A-A截面速度分布
Total pressure/Pa

5.76e+06
5.18e+06 0.100 s 0.115 s 0.130 s 0.150 s 0.100 s 0.115 s 0.130 s 0.150 s
4.61e+06 5.76 MPa 5.28 MPa
4.03e+06
3.46e+06
2.88e+06
2.31e+06
1.73e+06
1.15e+06
5.79e+05
3.45e+03 (a) Super slip (b) No slip
Fig. 6 Pressure distribution in W4 of liquid film under medium pressure fluctuation
图 6 介质压力波动下液膜壁面W4的压力分布