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| 1 | 机械密封热力耦合有限元模型与密封性能分析显示文摘以接触式机械密封为研究对象,考虑密封环的热力变形和液膜温度、厚度等的耦合关系,建立了二维轴对称热力耦合计算模型,采用有限元与数值迭代技术实现了模型的数值解算,研究了密封端面热力变形规律,分析了不同密封压力下的密封性能.结果表明:热力耦合变形作用下,端面形成收敛型泄漏间隙,最小膜厚位于端面内靠近内径侧位置,最高温度位于最小膜厚处;随密封压力的增大,端面最小膜厚减小,端面最大温升、摩擦扭矩和泄漏率相应增大.采用的模型和计算方法可用于海洋装备用机械密封结构的优化设计. | 高斌超 孟祥铠 李纪云 沈明学 彭旭东 | 2015 | 摩擦学学报2015，35，5： | 35 |
| 2 | 热弹变形对核主泵用流体静压型机械密封性能的影响显示文摘针对核主泵用流体静压型机械密封在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,通过建立收敛台阶端面流体静压型机械密封的稳态传热模型,并考虑流体粘度随压力、温度的变化,建立端面流体膜压力和密封环温度的控制方程,采用有限差分法求解各控制方程,采用有限元法求解密封环热、弹变形,对密封进行流、固、热耦合分析,研究热弹变形对密封性能的影响;同时改变操作参数,研究端面温度、热弹变形、端面流体膜平衡间隙等随之产生的变化规律。结果表明,端面的弹性变形大于热变形;热弹变形的综合影响使端面由外径向内径形成收敛间隙,导致开启力、泄漏率和液膜刚度增加;动环角速度越高,流体温升越大,端面热变形越明显,泄漏率越大;流体注入温度越低,温粘效应越显著;流体注入压力越高,热弹变形量越大,密封端面平衡间隙亦越大。 | 彭旭东 刘伟 白少先 孟祥铠 盛颂恩 | 2010 | 机械工程学报2010，46，23： | 34 |
| 3 | 丁腈橡胶热空气老化力学性能分析及贮存寿命预测显示文摘老化是影响橡胶弹性体密封力学性能和使用寿命的重要因数之一。通过对丁腈橡胶密封材料进行不同温度下的热氧老化加速实验,开展老化实验时间及老化温度对橡胶力学性能的影响分析,并基于Arrhenius方程进行温度外推的方法预测橡胶贮存寿命。结果表明:随老化温度的升高和老化时间的延长,丁腈橡胶的硬度增大、拉断伸长率下降,100%定伸应力先迅速上升后趋于平缓,而拉伸强度在老化初期升高后期下降,压缩永久变形逐渐增大;当老化温度超过105℃后,丁腈橡胶的力学性能快速降低;以拉断伸长率为寿命预测评价指标推导出丁腈橡胶在23℃下的老化失效时间约为13年。 | 阙刚 彭旭东 沈明学 孟祥铠 | 2018 | 润滑与密封2018，43，2： | 27 |
| 4 | 流体静压型机械密封的三维传热数学模型及端面温度分析显示文摘建立了静环倾斜时流体静压型机械密封的三维稳态传热模型,考虑流体黏度随压力、温度的变化,建立了压力、温度的控制方程,采用有限差分法,分析研究了倾斜量、结构参数及操作参数对机械密封温度分布的影响规律.结果表明,端面的最大液膜压力和最高温度随静环倾斜量的增加而增大,倾斜量越大,压黏效应越显著;端面温升受密封的结构参数、操作参数影响明显.静环端面锥角越大,温升越小;流体注入温度越低,温升越大;动环转速越高,温升越大. | 刘伟 彭旭东 白少先 孟祥铠 盛颂恩 | 2010 | 摩擦学学报2010，30，1： | 25 |
| 5 | 不同排布方向性椭圆孔液体润滑机械密封性能的研究显示文摘为提高液体润滑多孔端面密封的动压性能,提出了方向性多孔端面机械密封.考虑端面间润滑液膜的空化现象,基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了理论模型,采用有限差分法求解Reynolds控制方程,获得了端面膜压分布,从而对比分析了方向性椭圆孔的排布方式对多孔端面机械密封性能的影响规律.结果表明:椭圆孔的方向性排布对端面密封的密封性能影响较大,高压侧下游泵送孔可有效提升密封端面的流体动压特性,上游泵送孔不论在高压侧还是在低压侧均可有效降低密封泄漏率;当形状因子γ为3~5,内外孔倾斜角α为35°-45°和β为125°-135°时,可获得最佳的动压性能,当形状因子γ为3—5,倾斜角α为30°~50°和卢为30°~50°时,可以获得最低泄漏率. | 彭旭东 佘宝瑛 孟祥铠 李纪云 | 2013 | 摩擦学学报2013，33，5： | 24 |
| 6 | 圆弧槽流体动压型机械密封的性能研究显示文摘以核主泵用圆弧槽流体动压机械密封为研究对象,建立了端面液膜压力控制方程,应用有限元法分析了稳态工况下圆弧槽几何结构参数对密封性能参数的影响,以在较高液膜刚度条件下获得较低泄漏量为几何参数的优化准则,得到了密封具有优良综合性能的几何参数优选范围。结果表明:当槽深比为2.0~6.0,槽数为8~24,槽宽范围在0.75mm至端面外内半径之差的1/2,圆弧槽内半径小于和等于时端面外内半径之差的1/2时,密封具有优良综合工作性能。 | 于明彬 孟祥铠 白少先 彭旭东 盛颂恩 | 2009 | 润滑与密封2009，34，9： | 22 |
| 7 | 表面织构化机械密封热弹流润滑性能分析显示文摘综合考虑密封端面间的粗糙表面接触、热弹性变形和黏温效应,结合JFO空化条件,建立了混合润滑状态下织构化端面机械密封的热弹流润滑(TEHD)理论分析模型.在航空泵用机械密封的操作工况范围内,应用有限单元法数值分析了圆形、方形和三角形等几种典型表面织构机械密封在稳定状态下的端面液膜压力、膜厚和膜温分布,以及对密封性能参数的影响规律.结果表明:表面织构对端面压力和温度分布影响很大;端面开三角形织构2的机械密封能获得最大的液膜承载比、最小摩擦系数、最高液膜刚度,在低压下能满足泄漏要求,因此性能最优. | 杨笑 孟祥铠 彭旭东 王玉明 | 2018 | 摩擦学学报2018，38，2： | 21 |
| 8 | 核主泵用流体动压型机械密封耦合模型与性能分析显示文摘以某型核主泵用流体动压型机械密封为对象,考虑密封环组件的接触和密封端面的流固耦合作用,建立了密封组件三维多场耦合模型,结合有限差分法和有限单元法,采用数值迭代技术进行了耦合场的计算.研究了高压下密封端面变形的特点和规律,分析了密封压力对密封性能的影响作用.结果表明:密封环端面产生径向收敛锥度和周向波度,高压侧密封深槽对密封端面周向波度的生成起重要作用,密封端面锥度的形成与密封环宏观结构密切相关.随密封压力的增大,密封端面收敛锥度和波度均增大,密封泄漏率增加,而端面摩擦系数减小.为在高压下形成较大的波度,建议将动压深槽加工在软质密封环端面上. | 王小燕 孟祥铠 刘鑫 盛颂恩 彭旭东 | 2013 | 摩擦学学报2013，33，2： | 20 |
| 9 | 基于质量守恒的LaserFace液体润滑机械密封数值分析显示文摘针对传统Reynolds空化边界不能准确预测机械密封泄漏率的问题,采用JFO空化边界条件,建立了基于质量守恒的LaserFace液体润滑机械密封数学模型,采用流线迎风有限单元法求解润滑方程,对比分析了不同操作工况下4种不同端面型槽结构(普通端面、仅含引流槽端面、仅含回流槽端面、激光脸)的密封性能。结果表明:所建立数学模型可准确预测机械密封泄漏率,LaserFace端面在低速时易于打开,高速低压下回流槽具有明显回流泵送作用,LaserFace端面机械密封泄漏率显著低于仅含引流槽端面,摩擦系数小于普通端面,综合性能明显优于其他型槽结构。 | 唐飞翔 孟祥铠 李纪云 彭旭东 | 2013 | 化工学报2013，64，10： | 20 |
| 10 | 机械密封用O形橡胶密封圈微动特性显示文摘采用含高阶项的Mooney-Rivlin本构模型对机械密封用O形丁腈橡胶圈进行了轴对称有限元分析,重点考察了位移幅值、介质压力、压缩率及摩擦系数对其微动特性的影响.结果表明:随着位移幅值的增加,O形圈在微动界面上可呈现黏着、混合黏滑和完全滑移3种不同的接触状态;介质压力、压缩率及摩擦系数对O形圈的微动运行行为有重要影响;混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力的显著波动会影响浮动环的浮动性;滑移状态下O形圈伴随着较高的Von Mises应力易导致其发生剪切破坏、表面磨损加剧;而在黏着状态下O形圈的综合性能最佳.因此,应避免O形圈运行于混合黏滑状态,压缩率取10%左右,并降低摩擦系数,以减缓其表面磨损和剪切破坏并满足补偿环浮动性和追随性. | 郑金鹏 沈明学 孟祥铠 厉淦 彭旭东 | 2014 | 上海交通大学学报2014，48，6： | 20 |
| 11 | 基于软弹流润滑模型的液压格莱圈密封性能分析显示文摘基于软弹流理论建立了液压往复格莱圈密封的数值分析模型,该耦合模型包括流体力学、接触力学、变形和热分析.数值求解获得了密封区域的膜厚、流体压力和接触压力分布,以及单个行程的流量和活塞杆表面的摩擦力,揭示了液压往复格莱圈密封的密封机理.通过参数化进一步分析了不同密封表面均方根粗糙度、密封压力和往复速度对密封性能的影响.结果表明:在本研究中,密封区域表现为混合润滑状态,且以微凸体接触摩擦为主;较小的密封表面均方根粗糙度值具有较好的密封性能,增大密封压力会导致泄漏量和摩擦力均增加,而增大往复速度有利于减小泄漏量. | 王冰清 彭旭东 孟祥铠 | 2018 | 摩擦学学报2018，38，1： | 20 |
| 12 | 核主泵用流体动压型机械密封温度场的数值研究显示文摘考虑流体粘温效应,建立了典型核主泵用流体动压型机械密封三维稳态传热有限元模型。建立了由流体域及密封环组成的二维轴对称共轭传热有限元模型,计算了对流换热系数。在此基础上,采用有限元软件求解三维模型密封温度,分析了流体入口流速以及转速对密封端面温度的影响。结果表明:深槽结构导致开槽静环密封端面温度分布不均匀;流体入口速度几乎不影响温度分布;增大转速,密封端面温度显著升高。 | 宫晓清 孟祥铠 李纪云 彭旭东 | 2015 | 流体机械2015，43，7： | 19 |
| 13 | 不同形状方向性型孔液体润滑端面密封性能对比显示文摘表面微孔的方向性可以改变密封间隙中流体的流向,在孔区末端汇聚产生明显的流体动压效应,使摩擦副端面打开,形成全膜润滑。以不同开孔形状(圆形、菱形、椭圆形、长方形)型孔端面密封为研究对象,考虑润滑液膜中的空化现象,基于质量守恒JFO空化算法建立数值模拟模型,采用有限差分法求解Reynolds控制方程,获得端面膜压分布。对比分析了在不同操作参数和几何结构参数下不同开孔端面密封性能。结果表明:相比于圆孔,在低速或高压下,方向性型孔都具有较好的动压效应,且长方形孔的动压开启力最好,菱形孔泄漏率较小。当膜厚h0=1.5~2.5μm,孔深hp=2~3μm,长短轴比γ=3~4,反向开孔比β=0.5,倾斜角α1=30°~50°、α2=120°~140°时,不同形状方向性型孔可获得最佳的动压密封性能。 | 佘宝瑛 彭旭东 孟祥铠 李纪云 | 2014 | 化工学报2014，65，6： | 18 |
| 14 | 油封唇口静态接触特性的有限元分析显示文摘为研究油封唇口和轴表面的静态接触特性,利用Ansys有限元分析软件建立油封二维轴对称有限元模型,获得油封唇口的应力和变形,分析安装过盈量、橡胶弹性模量和油封内径对密封唇口接触压力、接触宽度和径向力等接触特性参数的影响。结果表明,随着安装过盈量增加,唇口接触压力的非对称分布特点越显著,最大接触压力先增加后减少,接触宽度先缓慢增加后快速增加,径向力呈近似线性增加的变化规律;过盈量一定时,随着橡胶弹性模量提高,唇口接触特性参数增大;随着油封内径增大,唇口接触特性参数减小。 | 江华生 孟祥铠 沈明学 彭旭东 | 2016 | 润滑与密封2016，41，10： | 18 |
| 15 | 汽液两相流机械密封的研究进展显示文摘液体润滑端面机械密封是流程工业用机泵轴端密封的主要形式,且大量应用于航空航天、海洋工程装备和高端制造装备中,实际运行过程中其端面间液体膜常常发生相变,由此产生端面变形、干磨和密封失稳等现象,甚至完全失效,严重影响了有关设备或整个装置的安全可靠与稳定运行,因此开展汽液两相流端面机械密封研究具有重要意义.本文中综述了近50年来汽液两相端面机械密封的研究现状,归纳出了机械密封的典型热源及其热传播途径,阐述了机械密封的相变原理,总结了端面流体膜参数的测量技术与方法;在试验研究方面,提出机械密封的端面液膜汽化主要与操作工况、几何尺寸和表面形貌或表面织构有关,其中端面液体入口和出口工况、平衡比和端面变形程度等受到关注,但缺少关于端面形貌或织构的深度研究,也缺少端面摩擦副合理配对的系统研究;在理论研究方面,提出了机械密封相变稳定性判据,以及间断沸腾模型、连续沸腾模型和薄膜均相沸腾模型等3种理论模型,比较了3种模型的优缺点并指出其适用范围.指出建立合理的相变理论模型,实现相变密封的稳定运行,突破相变密封监控关键技术,构建智能型液体润滑机械密封是未来两相流机械密封的研究重点. | 彭旭东 金杰 孟祥铠 江锦波 赵文静 李纪云 | 2019 | 摩擦学学报2019，39，5： | 18 |
| 16 | 斜排微孔端面机械密封富集效应的理论研究显示文摘在周向部分开孔直排微孔端面机械密封富集效应研究的基础上,建立了周向部分开孔斜排微孔端面机械密封的理论分析模型,并采用有限元方法求解雷诺方程,获得了斜排微孔密封的端面液膜压力分布,分析了微孔斜排倾斜角、孔栏数、端面半径比等几何参数在不同转速、不同介质压力等操作条件下对端面液膜刚度、开启力和泄漏率的影响规律,指出了斜排微孔端面密封产生承载力的机理。结果表明,当倾斜角在60°~90°之间取值,且每栏微孔的径向微孔数与周向微孔数相等或相差±1个时,密封综合性能最优。 | 刘鑫 彭旭东 孟祥铠 钟伟明 古通生 | 2010 | 化工学报2010，61，2： | 18 |
| 17 | 核主泵用双锥度端面流体静压机械密封热弹流效应研究显示文摘针对核主泵用双锥度端面流体静压型机械密封热弹流效应研究在高压和高速条件下,其密封性能易受端面热弹变形影响的特点,提出了收敛型双锥面流体静压型机械密封,并建立了热-流-固耦合数学模型;通过采用有限差分法求解端面温度和端面流体膜压的控制方程组,采用有限元法求解密封环的热、弹变形,对密封进行了流、固、热耦合分析,研究了热弹变形对密封性能的影响,并对单锥面和双锥面2种流体静压型机械密封的密封性能、温度分布进行了对比研究.结果表明:双锥面密封与单锥面密封相比,不仅稳定性更好,而且端面温度分布更均匀,可靠性更高,但是泄漏率略有上升;在泄漏入口处即高压侧,外锥面锥度的大小对开启力影响较大,而在泄漏出口处即低压侧,内锥面锥度的大小对泄漏率影响较大;内锥面宽度比取0.05左右时能获得较大的刚漏比. | 彭旭东 刘鑫 孟祥铠 盛颂恩 李纪云 | 2012 | 摩擦学学报2012，32，3： | 18 |
| 18 | 核主泵用流体静压型机械密封性能的影响因素研究显示文摘以核主泵(Reactor coolant pumps,RCP)用流体静压型机械密封(Hydrostatic mechanical seal,HS-MS)为研究对象,考虑辅助密封圈的影响,采用MSC Marc有限元软件建立完整的动环组件非线性二维轴对称有限元模型,给出合理的动环简化边界约束条件;在此基础上,考虑密封端面间流体薄膜中液体的黏温与黏压效应,建立核主泵用流体静压型机械密封的多场耦合数值模型,采用有限差分法对Reynolds方程、能量方程、热传导方程等控制方程进行耦合求解,利用有限元法计算密封环端面热力变形,综合分析螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能的影响。结果表明:合理的密封环约束边界简化模型对分析和设计流体静压型机械密封至关重要;螺钉预紧力和O形圈位置对密封性能影响显著。预紧力增大使开启力增大,泄漏率也变大;O形圈位置靠近外径时密封稳定性下降。 | 彭旭东 康玉茹 孟祥铠 白少先 盛颂恩 | 2012 | 机械工程学报2012，48，17： | 18 |
| 19 | 双向旋转树型槽密封端面气膜动压特性显示文摘基于气体润滑理论,建立了双向旋转树型槽干式气体端面密封的数学分析模型,对比了双向旋转树型槽与螺旋槽密封端面的压力分布,讨论了树型槽的动压开启特性,以及操作参数对密封特性参数的影响规律。结果表明,双向旋转树型槽干气密封不仅能够实现双向旋转,而且具有较好的动压效应。双向旋转树型槽干气密封的动压效应受压缩数、密封压力等操作参数及端面间气膜厚度的影响显著,压缩数增加,动压开启能力增强;密封压力增加,动压开启能力降低。 | 马媛媛 彭旭东 白少先 孟祥铠 古通生 | 2012 | 流体机械2012，40，1： | 17 |
| 20 | 核主泵用流体静压型机械密封耦合模型与性能分析显示文摘采用商业有限元软件建立了核主冷泵用流体静压型机械密封动、静环组件的非线性二维轴对称有限元模型,通过对接触状态的分析给出了合理的动、静环简化边界约束条件,基于此建立了热弹耦合数值模型,对雷诺方程、能量方程、热传导方程进行耦合求解,证明了所建立模型的正确性,并对静环端面尺寸参数进行了优化设计。为保证良好的稳态密封性能,计算结果推荐静环端面的锥角在300~350μrad范围内选择,台阶半径Rm在0.120~0.125m范围内取值。 | 康玉茹 孟祥铠 彭旭东 李纪云 盛颂恩 | 2011 | 流体机械2011，39，11： | 16 |
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