| 致谢 | 第3-4页 |
| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-8页 |
| 第一章 绪论 | 第13-30页 |
| 1.1 本课题来源、背景及意义 | 第13-14页 |
| 1.2 干气密封的应用及典型结构 | 第14-17页 |
| 1.2.1 应用场合 | 第14页 |
| 1.2.1.1 离心泵上干气密封的应用 | 第14页 |
| 1.2.1.2 离心式压缩机上干气密封的应用 | 第14页 |
| 1.2.2 分类 | 第14-16页 |
| 1.2.2.1 按旋向分类 | 第15页 |
| 1.2.2.2 按流体相态分类 | 第15-16页 |
| 1.2.2.3 按流槽设计分类 | 第16页 |
| 1.2.3 典型结构 | 第16-17页 |
| 1.3 国内外研究现状和发展趋势 | 第17-26页 |
| 1.3.1 干气密封发展历史 | 第17-20页 |
| 1.3.2 双向旋转式干气密封研究现状 | 第20-25页 |
| 1.3.2.1 槽型 | 第20-25页 |
| 1.3.2.2 稳定性 | 第25页 |
| 1.3.3 干气密封稳定性研究趋势 | 第25-26页 |
| 1.3.3.1 稳定性研究目前的主要问题 | 第25-26页 |
| 1.3.3.2 稳定性研究今后的重点及发展趋势 | 第26页 |
| 1.4 本文研究的主要内容和技术路线 | 第26-30页 |
| 1.4.1 主要研究内容 | 第26-28页 |
| 1.4.1.1 干气密封稳定性理论计算 | 第27页 |
| 1.4.1.2 干气密封稳定性参数数值模拟 | 第27-28页 |
| 1.4.1.3 干气密封稳定性实验研究 | 第28页 |
| 1.4.2 研究技术路线 | 第28-30页 |
| 第二章 干气密封稳定性研究理论基础 | 第30-38页 |
| 2.1 干气密封稳定性目的及要求 | 第30页 |
| 2.2 干气密封动压承载机理 | 第30-32页 |
| 2.3 干气密封建模基础 | 第32-33页 |
| 2.3.1 气膜连续性条件判定 | 第32页 |
| 2.3.2 气体流动状态的判别 | 第32页 |
| 2.3.3 摩擦状态判别 | 第32-33页 |
| 2.4 Reynolds 方程 | 第33-37页 |
| 2.4.1 Reynolds 方程建立的假设 | 第33-34页 |
| 2.4.2 T 型槽干气密封的几何模型 | 第34页 |
| 2.4.3 Reynolds 方程的推导 | 第34-37页 |
| 2.5 本章小结 | 第37-38页 |
| 第三章 基于故障树的干气密封稳定性影响因素权重研究 | 第38-51页 |
| 3.1 故障树分析法(FTA)概述 | 第38-41页 |
| 3.1.1 故障树的建造 | 第38-40页 |
| 3.1.1.1 故障树分析法的数学基础 | 第38-39页 |
| 3.1.1.2 建树方法 | 第39页 |
| 3.1.1.3 建树步骤 | 第39-40页 |
| 3.1.1.4 建树规则 | 第40页 |
| 3.1.2 故障树定性分析 | 第40-41页 |
| 3.1.2.1 割集 | 第40页 |
| 3.1.2.2 故障树的结构函数 | 第40-41页 |
| 3.1.2.3 求最小割集的方法 | 第41页 |
| 3.2 干气密封系统故障树的建立 | 第41-44页 |
| 3.3 干气密封故障树定性分析 | 第44-45页 |
| 3.3.1 最小割集 | 第44页 |
| 3.3.2 干气密封失效的主要影响因素 | 第44-45页 |
| 3.4 基于故障树分析结果 T 型槽参数定量分析 | 第45-49页 |
| 3.4.1 多参数相对变化分析 | 第45-48页 |
| 3.4.2 多参数相对变化对密封性能的影响权重研究 | 第48-49页 |
| 3.5 干气密封稳定运行主要影响因素 | 第49页 |
| 3.6 干气密封稳定性参数 | 第49-50页 |
| 3.7 本章小结 | 第50-51页 |
| 第四章 T 型槽干气密封槽型优化分析 | 第51-76页 |
| 4.1 基于 Mesh-free 法 T 型槽干气密封动静压分析 | 第51-65页 |
| 4.1.1 Mesh-free(无网格法)法简介 | 第51-52页 |
| 4.1.2 径向基函数插值(RPIM)近似 | 第52-54页 |
| 4.1.3 配点型无网格法 | 第54页 |
| 4.1.4 Reynolds 的无量纲化及其求解 | 第54-58页 |
| 4.1.4.1 Reynolds 方程不量纲变换 | 第54-55页 |
| 4.1.4.2 径向基配点法求解 Reynolds 方程 | 第55-56页 |
| 4.1.4.3 边界条件的引入 | 第56-57页 |
| 4.1.4.4 径向基函数形状参数的选取 | 第57页 |
| 4.1.4.5 Matlab 编程求解 | 第57-58页 |
| 4.1.5 计算方法的验证 | 第58-61页 |
| 4.1.6 T 型槽干气密封动静压力分布规律 | 第61-65页 |
| 4.1.6.1 T 型槽干气密封动压力分布规律 | 第61-63页 |
| 4.1.6.2 T 型槽干气密封静压力分布规律 | 第63-64页 |
| 4.1.6.3 气膜厚度、外压与开启力关系 | 第64-65页 |
| 4.2 T 型槽干气密封流场仿真分析 | 第65-69页 |
| 4.2.1 T 型槽仿真建模 | 第65-66页 |
| 4.2.2 流场基本假设 | 第66页 |
| 4.2.3 网格划分 | 第66-67页 |
| 4.2.4 运用 Fluent 软件初选槽型(OTG) | 第67-69页 |
| 4.3 OTG 干气密封仿真模拟及槽型优化 | 第69-75页 |
| 4.3.1 OTG 几何模型 | 第70页 |
| 4.3.2 计算结果分析与讨论 | 第70-73页 |
| 4.3.2.1 转速对α的影响 | 第71-72页 |
| 4.3.2.2 转速对β的影响 | 第72页 |
| 4.3.2.3 转速对 hg的影响 | 第72-73页 |
| 4.3.3 压力对 OTG 几何参数的影响 | 第73-75页 |
| 4.3.3.1 压力对α的影响 | 第73-74页 |
| 4.3.3.2 压力对 hg 的影响 | 第74-75页 |
| 4.3.4 OTG 干气密封槽宽参数优化 | 第75页 |
| 4.4 本章小结 | 第75-76页 |
| 第五章 OTG 干气密封稳定性研究 | 第76-93页 |
| 5.1 OTG 干气密封运行过程稳定性分析 | 第76-89页 |
| 5.1.1 OTG 干气密封气膜压力求解 | 第76-83页 |
| 5.1.1.1 N-S 方程的简化 | 第76页 |
| 5.1.1.2 微尺度效应的雷诺方程 | 第76-77页 |
| 5.1.1.3 无量纲柱坐标雷诺方程及边界条件 | 第77页 |
| 5.1.1.4 边值问题的近似求解 | 第77-83页 |
| 5.1.2 OTG 干气密封稳定性参数计算 | 第83-86页 |
| 5.1.2.1 开启力 | 第83-84页 |
| 5.1.2.2 端面摩擦力的计算 | 第84-85页 |
| 5.1.2.3 摩擦功耗的计算 | 第85页 |
| 5.1.2.4 气膜轴向刚度的计算 | 第85-86页 |
| 5.1.3 轴向扰动下 OTG 干气密封稳定性分析 | 第86-87页 |
| 5.1.4 角向摆动下 OTG 干气密封稳定性分析 | 第87-89页 |
| 5.1.4.1 临界转动惯量 Jcr的计算 | 第87-88页 |
| 5.1.4.2 角向摆动刚度 Kζ的计算 | 第88-89页 |
| 5.2 微扰下 OTG 干气密封稳定性研究 | 第89-90页 |
| 5.2.1 OTG 干气密封特性曲线 | 第89页 |
| 5.2.2 平衡工况稳定性分析 | 第89-90页 |
| 5.3 OTG 干气密封开启、停车过程稳定性研究 | 第90-92页 |
| 5.3.1 压力引入式辅助开启结构 | 第90-91页 |
| 5.3.2 增加辅助密封关联法 | 第91-92页 |
| 5.4 本章小结 | 第92-93页 |
| 第六章 T 型槽干气密封稳定性实验研究 | 第93-111页 |
| 6.1 实验装置 | 第93-99页 |
| 6.1.1 干气密封系统 | 第93-94页 |
| 6.1.1.1 传动系统 | 第93页 |
| 6.1.1.2 控制测量系统 | 第93-94页 |
| 6.1.1.3 供气系统 | 第94页 |
| 6.1.2 密封腔结构 | 第94-95页 |
| 6.1.3 实验槽型的加工 | 第95-99页 |
| 6.1.3.1 加工设备及加工方法 | 第95-97页 |
| 6.1.3.2 加工具体步骤 | 第97-98页 |
| 6.1.3.3 开槽槽深检测 | 第98-99页 |
| 6.2 实验方案 | 第99-102页 |
| 6.2.1 OTG 干气密封的主要参数 | 第99页 |
| 6.2.2 实验内容和方法 | 第99-100页 |
| 6.2.3 实验材料 | 第100页 |
| 6.2.4 实验步骤 | 第100-102页 |
| 6.2.4.1 初始端面比压的计算 | 第100-101页 |
| 6.2.4.2 测控参数选择 | 第101-102页 |
| 6.2.4.3 实验台运转 | 第102页 |
| 6.3 实验结果及分析 | 第102-109页 |
| 6.3.1 静态稳定性参数分析 | 第102-104页 |
| 6.3.2 动态稳定性参数分析 | 第104-106页 |
| 6.3.2.1 操作参数对稳定性能参数的影响(F_o、Q、K_x、W) | 第104-105页 |
| 6.3.2.2 几何参数对稳定性能参数的影响(F_o、Q、K_x、W) | 第105-106页 |
| 6.3.3 OTG 干气密封开启稳定性实验分析(ω_(sep)、T、M) | 第106-109页 |
| 6.3.3.1 实验数据分析 | 第107页 |
| 6.3.3.2 不同槽深下的开启转速 | 第107-108页 |
| 6.3.3.3 不同槽数下的开启转速 | 第108-109页 |
| 6.3.3.4 外部微扰下端面压力稳定性能 | 第109页 |
| 6.4 OTG 干气密封稳定性参数区间 | 第109-110页 |
| 6.5 本章小结 | 第110-111页 |
| 第七章 总结与展望 | 第111-114页 |
| 7.1 总结 | 第111-112页 |
| 7.1.1 创新点 | 第111-112页 |
| 7.1.2 解决的关键问题 | 第112页 |
| 7.2 展望 | 第112-114页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第114-115页 |
| 附录 I 主要符号说明 | 第115-116页 |
| 附录 II OTG 干气密封实验结果及分析 | 第116-119页 |
| 参考文献 | 第119-125页 |
