盾构主驱动密封性能流固耦合仿真

作者：项冲; 龙伟漾; 郭飞^*; 张新异; 蒋杰

来源：清华大学学报, 2023, 63(01): 71-77.

DOI：10.16511/j.cnki.qhdxxb.2022.26.043

• 盾构主驱动密封
• 流固耦合
• 两相流
• 非Newton流体

该文针对盾构主驱动密封唇口开启，通过反向介质流动实现密封效果的特殊工作原理，建立了一种流固耦合(fluid-structure interaction, FSI)计算方法。该方法基于固体力学有限元计算方法及计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD),通过互相传输变形、压力数据，解决了传统双向FSI在材料超弹性特性、两相流和非Newton流体等复杂计算条件下的不收敛问题，并通过试验验证了该方法的有效性。计算结果表明：初始密封间隙较大时，由于第2道腔室(P2)内油脂压降较大，不会产生回流现象；主驱动密封在设计参数下随着流动逐渐达到稳态且唇形密封不再产生变形时，第1道腔室(P1)油脂有向P2回流的趋势，但是最终不产生回流现象，这对密封失效分析具有重要指导意义。该FSI模型及结论为主驱动密封的密封结构性能研究提供了理论基础。

• 单位
  摩擦学国家重点实验室; 清华大学