朱维兵 陈 银 王和顺

(1.西华大学机械工程学院 四川成都 610039；2.中国船舶重庆液压机电有限公司 重庆 402160)

上游泵送机械密封是非接触式机械密封的典型代表，由于其泄漏量小、摩擦功耗低、使用寿命长等优点广泛应用于各种旋转式流体机械中[1]。前人对上游泵送机械密封的研究多数只针对液膜部分，并且假设密封环刚性较大，忽略了液膜压力对密封环变形的影响。实际上液膜压力与密封环端面上的变形是相互影响的，液膜压力增大将导致端面变形量增大，变形量增大相对应液膜厚度就增加，流体动压效应减弱，从而液膜压力就变小，端面变形量也随之减小。如此相互作用，最终达到平衡，这样才符合上游泵送机械密封的真实工况[2]。

国内外学者对机械密封流固耦合的研究开始于20世纪。1996年，YOUNG等[3]以有限元分析法为基础，构建了密封动、静环与流体膜的流固耦合模型,通过数值模拟计算的方法得到了动、静环在不同工况下的温度和变形情况。2003年，LAI等[4]建立了流体静压式机械密封微间隙液膜与密封副的流固耦合模型，考虑了密封端面变形、温度变化、端面粗糙度等因素的影响，并对其进行了单向流固耦合分析。2005年，GALENNE等[5]建立了热-力耦合模型，在机械密封开停车过程中对密封环应力和变形进行瞬态计算，并研究了密封环与流体液膜之间的耦合程度。2008 年，王乐勤等[6]建立了非接触式机械密封流固耦合的物理计算模型，给出了其求解方法，并通过实验分析了密封腔介质压力对密封性能的影响。……