螺旋槽干气密封稳定性分析：角向涡动与气膜刚度

"该文章是2008年发表在北京化工大学学报上的一篇工程技术论文，主题聚焦于螺旋槽干气密封润滑气膜的角向涡动稳定性分析。研究团队来自兰州理工大学石油化工学院，他们运用了PH线性化方法和变分运算，解决了干气密封螺旋槽内部瞬态微尺度流动场的非线性雷诺方程，得到了气膜角向涡动刚度的解析表达式。通过复数转换和迭代法，他们求解了稳态下的气膜边值问题，获得了气膜涡动刚度的近似解析解。动态稳定性分析揭示，介质压力和转速增加时，气膜涡动刚度增大，密封的稳定性也相应提高。" 本文的核心知识点包括： 1. **螺旋槽干气密封**：这是一种先进的非接触式轴端密封技术，利用气体动压效应形成润滑气膜，防止动静密封环间的直接摩擦和泄漏。 2. **气膜动态稳定性**：对于干气密封的稳定运行至关重要。微小的干扰或结构参数变化可能影响密封性能，导致干摩擦或泄漏，因此确保气膜的动态稳定性是关键。 3. **PH线性化方法**：一种用于分析流体动力学问题的数学工具，被用来线性化干气密封螺旋槽内的非线性雷诺方程，以便求解气膜的角向涡动刚度。 4. **变分运算**：在解决流体力学问题中，通过变分方法可以找到问题的最优解，这里用于优化螺旋槽内的流动场。 5. **气膜角向涡动刚度**：衡量气膜抵抗角向扰动的能力，是影响密封稳定性的关键参数。通过解析求解，研究者得到了气膜涡动刚度的解析表达式。 6. **复数转换和迭代法**：在解决稳态气膜边值问题时，利用这些数学工具求得气膜涡动刚度的近似解析解。 7. **动态稳定性分析**：通过对不同工况（如介质粘度、压力和转速）的分析，确定了最佳螺旋角值，以实现最佳的气膜稳定性。 8. **影响因素分析**：研究表明，介质压力和转速的增加可以提高气膜涡动刚度，从而增强密封的稳定性。 9. **工程优化设计**：这些研究成果为干气密封的实际工程设计提供了理论基础，有助于提升密封系统的性能和可靠性。 该研究的创新点在于提出了适用于不同工况的气膜涡动刚度近似解析式，为干气密封的动态稳定性研究填补了一部分空白，同时为优化设计提供了理论依据。