基于ANSYS的机械密封副温度场模拟.pdf

机械设计与制造
第10期
28
Machinery Design Manufacture
2011年10月
文章编号:1001-3997(2011)10-0028-02
基于 ANSYS的机械密封副温度场模拟
汪义高杨昌明向代忠2
(西华大学机械工程与自动化学院,成都610039)(2重庆江东机械有限责任公司,重庆404020)
Simulation of temperature field of mechanical seal pair based on ANSYS
WANG Yi-gao YANG Chang-ming, XIANG Dai-zhong?
School of Mechanical Engineering and Automation, Xihua University, Chengdu 610039, China)
(Chongqing Jiangdong Machinery Co, Ltd, Chongging 404020, China
●中段个个ト●中个中●示个
【摘要】机械密封中,密封副端面的温度对整套密封装置的安全性、稳定性起着关键作用,为了
模拟实际工况下密封副端面温度场的变化,建立了机械密封副的传热模型,在合理的假设条件下,通过j
相关计算,确定了动环、静环各自传通的热流率密度、与密封流体的对流传热系数以及冲洗流体的影响
等关键参数,最后利用有限元分析软件 ANSYS10.0进行了数值计算,得到了密封副温度场的变化规
律、最大值及其位置,认为冲洗是降低密封端面温度的一种有效措施,为杌械密封方案的设计提供了理
论依据
关键词;机械密封;有限元;温度场;模
[Abstract] Temperature of sead pair plays a key role in security and stability of the mechanical seal s
system In order to simulate the temperature changes of seal pair under the actual conditions, we established
termined such as density of heat transfer rate for the rotating ring and the stationary ring, conection hea 2
i transfer coefficient beteen the rings and the fluid, and the mpact of lush fluid as wel Br utilizing FEA
4 software ANSYS10.0, numerica calculation is done to obtun regular pattern of changing, maimum value B
and location of the temperature field of seal pair. Thus a conclusion is achieved. That is, lush is an effective
measure to bring down the temperature of seal pair ends, ahich prouides theory basis for the design of me
s chanical seal
Key words Mechanical seal; Finite element; Temperature field; Simulation
レいーレいいレいレレいレひレいレレレーいレーャレャいレいーレいレレレいレいレレいいレレーいーャいャーーローッ
中图分类号:TH16,TB342文献标识码:A
机被密封实际工作时,最关键的参数是端面温度,其变化直影"度场的计算向题。在进行有限元分析前,还需做以下
效地解
接或间接地反映出密封面流体膜相态和端而摩擦状态,端面温
(1)由于动、静环均具有轴对称结构,边界条件也是轴对称
度过高,会引起密封副磨损加剧、热裂等现象。在进行产品试制的,所以温度场的分布也是轴对称的;(2)认为密封端面是平行
前,很有必要利用有限元法对实际工况下密封副端面温度场的变的,不考虑密封环力热变形对温度分布的影响;(3)密封副材料
化进行模拟,有利于减少产品试制次数和试验次数,提前发现设性质和密封介质的性质不随温度变化,密封介质的温度是恒定
计缺陷
的;(4)密封面上的热流密度在每个单元面上是均匀分布的,但整
已有-部分学者利用右限元软件对密封副的温度场进行了研个端面分布并不均匀:(5)在机械密封系统在运行一段时回后,机
究,一些科研人员碍到了密封副温度场的分布及变化规律,但是械密封副的温度场处于热平衡状态,是稳态的:(6)裸露于空或
其将动、静环作为一个整体考虑,没有进行热量分配;科研人员背靠助密封闔的密封环表面视为绝热
在研究时进行了热量分配,但是没有考虑冲洗流体的影响。为了
根据以上假设,机械密封副的轴对称稳态热传导方程为
更准确地模拟温度场的分布,不仅进行了热量分配,而且还考虑
冲洗流体对温度的影响,利用 ANSYS10.0完成了密封副温度场
的数值模拟
式中:T一温度函数,T=Y(x,r);z一轴向;一径向
2基本假设
为了求解方程(1),得到微分方程的唯一解必须附加边界条
由于密封环的结构以及边界条件的复杂性,依靠传统的解件。密封环与密封介质接触处按第二类边界条件考虑;其余边界
析方法很难得到精确的温度场分布,而采用有限元法却能够有上为第二类边界条件。
来稿1期:2010-12-25