Уточненная модель щелевого уплотнения и расчет коэффициентов угловых гидродинамических сил

Abstract

Физическая природа сил, возникающих в тонких зазорах щелевых уплотнений гидромашин исследована достаточно полно. Различными авторами неоднократно проводились исследования гидродинамических характеристик щелевых уплотнений, однако, существующие методики их аналитического расчета по ряду параметров не дают достаточно точного совпадения. Несоответствия в выводах исследователей обусловлены допущениями, которые были приняты при решении нелинейных уравнений нестационарного течения вязкой жидкости в кольцевых каналах. Задача вычисления радиальных и угловых сил включает анализ закона распределения скоростей и давлений в потоке уплотняемой жидкости через кольцевой канал, одну из стенок которого образует вращающийся и вибрирующий ротор. При этом течение жидкости в щели обусловлено как осевым перепадом давления на уплотнении, так и характером движения внутренней стенки канала. Задача решается в предположении малых радиальных и угловых перемещений вала. Фізична природа сил, які виникають в тонких шпаринах ущільнень, досліджена в значній мірі. Різними авторами неодноразово проводилися дослідження гідродинамічних характеристик шпаринних ущільнень, проте існуючі методики їх аналітичних розрахунків за окремими параметрами не мають гарного співпадіння. Невідповідності у висновках науковців зумовлені припущеннями, котрі були використані в процесі розв’язку нелінійних рівнянь нестаціонарної течії в’язкої рідини в кільцевих ущільненнях. Задача обчислення радіальних та кутових сил містить аналіз розподілу швидкостей та тиску в потоці ущільнюючої рідини крізь кільцевий канал, однією зі стінок якого є обертовий ротор. При цьому течія рідини зумовлена як вісьовим перепадом тиску на ущільненні, так і характером руху внутрішньої стінки каналу. Задача розв’язується в припущенні малих радіальних та кутових переміщень вала.