流体密封的理论基础.ppt
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1、1,第 二 章 流体密封的理论基础,2,Main Content,2-1 密封流体力学2-2 密封摩擦学2-3 研究课题介绍,3,2-1 密封流体力学,一.流动状态1.层流与紊流 雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数,表示的为流体流动的惯性力和粘性力之比。如果粗糙面较为粗糙,特别当密封面开槽时,在雷诺数小于临界雷诺数500-1000时,流动很快变成紊流。对于雷诺数作如下估计:对轴径的要求,取其上限值120mm,密度1.0/m3,粘度1.8610-5Pas,间隙3m,当转速分别为10000 r/min 和100000r/min时,相应的雷诺数分别为10和100。所以气体的流动为层流,可忽略惯
2、性力的影响。,4,一.流动状态,2.分子流与粘性流 由于在螺旋槽干气密封摩擦副之间的气体润滑膜相当薄,只有微米级,因此在研究气膜的流动特性时,需要判别其是否符合连续介质假设条件。为此,引入一个确定连续介质假设适用范围的判据。此判据就是克努森准则(Knuden)。克努森准则的定义是:气体分子平均自由程与所研究问题中物体的特征尺寸之比,即:Kn=l/h 当Kn0.01时,流动为粘性流;当Kn1时,流动为分子流;当0.01Kn1时,气体流动处于过渡流区域。空气的平均自由程为0.069m,气膜厚度通常为35m,因而空气在干气密封流动为过渡流。,5,二.流动方程,1.连续性方程 稳 态 2.N-S方程的
3、一般式:直角坐标系简化N-S方程:,6,二.流动方程,3.直角坐标系瞬态雷诺方程 无量纲柱坐标瞬态雷诺方程 无量纲柱坐标稳态雷诺方程,7,二.流动方程,4.RNG 湍流模型,8,三.方程求解,1.专业软件计算法(CFD)CFD数值模拟实质是把描述流体运动的连续介质数学模型离散为大型代数方程组,建立可以在计算机上求解的算法,从而获得问题所需的解。主要的数值方法有:有限差分法、有限元法和边界元法,近年来有限体积法亦成为一种被广泛采用的数值方法。求解思路:确定流动模型:层流或湍流;选择计算模型和确定边界条件;建立几何模型划分网格;选择求解方法;输出结果处理与分析。,9,三.方程求解,2.C语言编程计
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