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摘要
基于动压型机械密封的流体润滑理论控制方程，构建双向菱形孔织构端面密封的3D流/固耦合的几何模型，采用相应的数值算法，研究液膜压强、轴向受力与密封环变形的相互依存关系，得到膜压分布和端面变形规律，分析工况参数及织构孔的结构参数对密封性能的影响。结果表明：随转速及外压的增大，端面间液膜产生较大的动、静压效应，膜压场呈现出极为规则的周期性波状锥形压力区，密封端面受到压场挤压形成凸凹起伏的变形曲面，受压大形变就大，反之就小；在低速状态下，正向孔织构可产生明显动压效应能使端面快速打开，有效减弱密封系统启动时接触面间的局部摩擦及磨损。同时，反向孔既能产生动压效应还能将下游流体重新反向泵送回密封端面间，减小泄漏率。当压强变化时，双向孔比单向孔的开启力和液膜刚度要好得多，非方向性孔的动压效应最差。非方向性、单向和双向菱形孔的泄漏率均随外压的增大先减后增，而单向孔的泄漏率比双向孔的要大；双向菱形孔织构密封的适用性和寿命受到端面微观织构参数的影响较大。当反向开孔比β=0.25～0.5，正向孔方向性倾角α1=-20°～-50°，正向孔孔深h1=3.5～4.5μm，面积比s=0.03～0.051时，双向菱形孔端面密封可获得较好的性能参数。
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