孙鑫晖， 郝木明， 左海强， 王增丽

（中国石油大学（华东）新能源学院，山东青岛266580）

0 引 言

“化工装备密封技术”是过程装备与控制工程本科专业的一门专业课［1-2］，该课程综合性较强。在课程的教学过程中，密封流体力学基本方程中的雷诺方程与非接触机械密封原理以及性能影响因素不易讲，不易学。原因主要有以下两点：①在雷诺方程的讲解中，侧重于介绍如何通过简化纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations，N-S）方程获得雷诺方程，通过公式推导的方式传授给学生，学生在学习过程中难以获得直观体验，削弱了学习兴趣，对如何进行工程应用更加不易掌握。②在非接触机械密封讲解中，其工作原理恰好需使用到雷诺方程，但对于复杂槽型的密封端面，无法直接通过解析法获得密封端面的压力场分布。如果采用自己编程或者商用软件（如FLUENT）对端面压力场进行数值求解，难度较高，超出课程的要求。

基于以上原因，为在有限的课堂学时中能获得更好的教学效果，在Matlab环境下开发一个非接触机械密封教学软件，将雷诺方程的求解与非接触机械密封的性能分析结合起来，为丰富课堂中教学手段、提高教学效果提供了一种新工具。

1 密封端面压力场的求解

1.1 控制方程

黏性流体在密封端面之间流动，通过动压效应产生开启力使得端面分开实现非接触运转。为简化数值计算，对分析黏性流体流动的主要控制方程N-S 方程进行简化［2］可以得到雷诺方程。通过对雷诺方程进行数值求解可以获得端面的压力场以及其他性能参数。……