Page 12 - 摩擦学学报2025年第8期

1110 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

11.4 4 μm-PC 4 μm-RE 0.000 7 4 μm-PC 4 μm-RE
5 μm-PC 5 μm-RE 5 μm-PC 5 μm-RE
11.1 6 μm-PC 6 μm-RE 6 μm-PC 6 μm-RE
7 μm-PC 7 μm-RE 0.000 6 7 μm-PC 7 μm-RE
10.8
0.000 5
F o /kN 10.5 f

10.2 0.000 4
9.9 0.000 3
9.6 0.000 2
115 120 125 130 135 140 115 120 125 130 135 140
T/K T/K
(a) F o -T (b) f-T

4 μm-PC 4 μm-RE 4 μm-PC 4 μm-RE
0.040 5 μm-PC 5 μm-RE 5 μm-PC 5 μm-RE
6 μm-PC 6 μm-RE 0.20 6 μm-PC 6 μm-RE
7 μm-PC 7 μm-RE 7 μm-PC 7 μm-RE
0.035 0.16
Q up /(kg/s) 0.030 Q/(kg/s) 0.12
0.08

0.025 0.04
0.00
0.020
115 120 125 130 135 140 115 120 125 130 135 140
T/K T/K
(c) Q up -T (d) Q-T

Fig. 9 Effect of temperature on sealing performance at different seal gaps
图 9 不同密封间隙下温度对密封性能的影响

2.2.4 不同螺旋槽槽深下温度的影响 而增大，螺旋槽槽深对泄漏率无明显影响. 这是因为
图10所示为动静压型机械密封在不同螺旋槽槽 相变增强了端面静压作用，下游侧压差减小，泄漏率
深h 下各密封性能随温度的变化规律. 如图10(a)所 降低，而螺旋槽位于均压槽的上游侧，对下游侧的压
g
示，在研究范围内，2种模型在不同槽深下，开启力随 差无影响，其几何结构的改变不会对泄漏率产生影响.

着温度的增大均呈现出不断减小的趋势，其中RE模型
下的开启力线性减小，而相变模型下的开启力减小趋 3 结 论
势相对较缓. 在不同温度下，开启力随槽深的增大先 a. 基于有限单元法的均相沸腾模型数值求解方
增大后减小，当槽深为12 μm时，开启力较优，此外相变 法，可有效用于深冷氧介质动静压结合型端面机械密

模型下的开启力均大于RE模型下的开启力. 如图10(b) 封的数值分析，具备液氧介质较大范围气化相变区的
所示，2种模型下的摩擦系数均随着温度的升高而减 仿真模拟能力，可用于气态氧和液态氧介质机械端面
小，且随着槽深的增大而减小，其中RE模型下的摩擦 密封性能的计算评估.
系数呈线性减小的变化趋势，而相变模型下的摩擦系 b. 密封腔内介质氧为液态时，随着温度的升高，
数减小程度相对更大，这明显是液氧在高温下气化的 动静压结合型机械密封端面液氧相变主要发生在均
结果. 图10(c)所示为端面螺旋槽的上游泵送率Q 随 压槽下游侧，相变有增强流体膜静压效应的作用，同
up
温度的变化规律，上游泵送率均随温度的增加不断减 时可以大幅地减小介质氧的质量泄漏率；均压槽上游
小，RE模型下上游泵送率呈线性减小的变化趋势，而 侧的螺旋槽具有上游泵送作用，在将均压槽中的液氧
PC相变模型下上游泵送率的减小趋势相对变缓；当槽 泵送至上游密封腔的同时提供了良好的流体动压效
深为12 μm时，上游泵送率最大，这与开启力的变化规 应，起到液膜承载作用，随着温度的升高，流体动压效
律类似. 如图10(d)所示，对于相变模型，泄漏率随着温 应略有减弱.
度的增加不断减小，而RE模型下泄漏率随温度的增大 c. 与经典液相润滑模型相比，基于考虑相变的均