基于熱流固耦合的雙槽階梯槽應(yīng)力變形分析

張琦璇，張偉政，張作麗，趙吉軍

基于熱流固耦合的雙槽階梯槽應(yīng)力變形分析

張琦璇，張偉政，張作麗，趙吉軍

（蘭州理工大學 石油化工學院，蘭州 730050）

獲得雙槽階梯槽的干氣密封性能。運用熱流固耦合方法，對雙槽階梯槽、單螺旋槽密封動、靜環(huán)進行變形與應(yīng)力分析，得到在不同工況下2種槽型密封環(huán)的變形圖和應(yīng)力分布圖，討論不同工況對2種槽型密封環(huán)變形量和應(yīng)力的影響規(guī)律。隨壓力的增加，單螺旋槽密封環(huán)最大變形量的增長率低于雙槽階梯槽，而雙槽階梯槽密封環(huán)最大應(yīng)力值的增長率高于單螺旋槽。隨轉(zhuǎn)速的增加，2種槽型密封環(huán)的變形量均減小。在轉(zhuǎn)速為25 000 r/min時，雙槽階梯槽動環(huán)的最大變形量比單螺旋槽低13.7%。在轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)，單螺旋槽和雙槽階梯槽的最大應(yīng)力值分別下降了8%、13.9%。隨著轉(zhuǎn)速的增加，相對應(yīng)的2槽型密封環(huán)最大應(yīng)力值的差值越大。雙槽階梯槽密封環(huán)最大變形量和最大應(yīng)力的增長率均高于單螺旋槽，雙槽階梯槽密封環(huán)的變形量和最大應(yīng)力值均小于單螺旋槽。這表明在高速工況下，雙槽階梯槽運行更穩(wěn)定。

雙槽階梯槽；熱流固耦合；密封環(huán)；應(yīng)力；變形

干氣密封作為一種非接觸式軸密封，是離心式壓縮機等旋轉(zhuǎn)機械的主流密封裝置，也是起核心關(guān)鍵作用的零部件[1]。因其具有泄漏量少、磨損小、功耗低、可靠性高以及使用壽命長等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、國防軍工、核能發(fā)電等領(lǐng)域。在高溫、高轉(zhuǎn)速等苛刻工況下，黏性剪切熱和應(yīng)力對密封性能有很大的影響。因此，分析其槽型端面的產(chǎn)熱機理及熱流固耦合條件下的應(yīng)力及應(yīng)變是必不可少的。

Thomas等[2]、楊笑等[3]、黃偉峰等[4]研究發(fā)現(xiàn)，錐面和不同形狀織構(gòu)均會使表面摩擦系數(shù)降低。Doust等[5]對密封元件的壓力和熱變形進行了分析。Huang等[6]用迭代耦合法研究了靜壓密封件的熱流體–固體相互作用機理。Xin等[7]用熱–結(jié)構(gòu)耦合有限元分析法對液壓系統(tǒng)中密封件的磨損過程進行了模擬。Migout等[8]將瞬態(tài)數(shù)值模型與實體模型耦合，模擬了進水溫度升高對密封件的影響。Du等[9-10]針對干氣密封流場中5種不同的槽型，研究了其沿徑向壓力、速度、溫度的分布規(guī)律。丁雪興等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在多種耦合變形下，密封腔內(nèi)理論流量與實驗流量的誤差很小。Fairuz等[12]、馮永志等[13]研究發(fā)現(xiàn)，密封環(huán)最主要的變形因素是不均勻的熱載荷、壓力載荷以及溫度載荷。陳匯龍等[14-15]研究發(fā)現(xiàn)，密封環(huán)端面存在明顯變形，相較于耦合前，耦合后壓力明顯增大，泄漏量增多。高斌超等[16]、楊丹丹等[17]、李世聰?shù)萚18]分別研究了密封環(huán)熱力變形的規(guī)律、工況參數(shù)對密封環(huán)端面變形的影響及溫度分布對密封動態(tài)性能的影響。閆玉濤等[19]對石墨密封環(huán)結(jié)構(gòu)、穩(wěn)態(tài)熱及熱結(jié)構(gòu)耦合進行了分析?，F(xiàn)階段對干氣密封的研究主要集中在常溫低速下潤滑氣膜流場特性、特定工況下某槽型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、密封環(huán)單一的力耦合、熱耦合以及熱力耦合的分析研究。在高參數(shù)工況下，用熱流固耦合方法對槽型的研究還比較缺乏。

本文基于Workbench建立了雙槽階梯槽、單螺旋槽的熱流固耦合模型，分析對比了2種槽型在不同工況條件下密封動靜環(huán)的變形及應(yīng)力分布。

1 模型與網(wǎng)格劃分

1.1 幾何模型

建立密封環(huán)的三維模型，其厚度皆為12 mm，外半徑為92 mm，內(nèi)半徑為71.5 mm，螺旋角為15°。結(jié)合密封環(huán)材料的物性參數(shù)，選取石墨為密封靜環(huán)材料，碳化硅為動環(huán)材料，具體參數(shù)見表1，對應(yīng)的摩擦副為“靜環(huán)–動環(huán)”。密封環(huán)裝配模型如圖1所示。

圖1 2槽型密封環(huán)裝配模型

表1 密封環(huán)材料的物性參數(shù)

Tab.1 Physical parameters of sealing ring materials

1.2 受力模型

密封環(huán)的變形受多種因素的影響，包括流場的壓力、彈簧力及熱載荷力等。密封環(huán)變形分為正向和負向的錐度變形，其變形量的大小決定了密封系統(tǒng)的服役壽命。由于密封環(huán)之間存在自我調(diào)節(jié)，可通過調(diào)節(jié)密封間隙達到新的平衡，以實現(xiàn)減小摩擦使密封系統(tǒng)穩(wěn)定運行的目的?？梢?，力的平衡對密封環(huán)的變形及穩(wěn)定運行有著重要作用。密封環(huán)具體的受力情況如圖2所示。

圖2中，c為使密封面閉合的閉合力，N；o使密封面開啟的開啟力，N；sp為彈簧比壓，MPa；1為介質(zhì)壓力，MPa；2為背壓，MPa；為密封環(huán)面積，mm2。密封系統(tǒng)的閉合力主要由彈簧力、密封介質(zhì)力以及環(huán)境壓力組成。其閉合力具體的計算方式見式（1）。

1.3 網(wǎng)格劃分

流場中氣膜因軸向厚度為微米級，軸、徑2方向存在1 000倍的跨度。為使得流場的計算結(jié)果精確，氣膜網(wǎng)格需加密細分。為精確得到流場計算結(jié)果，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，就需要對密封環(huán)的網(wǎng)格進行細分處理?？紤]到計算機性能，為避免卡死現(xiàn)象發(fā)生，密封環(huán)網(wǎng)格尺寸設(shè)為1 mm，動環(huán)表面存在凹槽，需在耦合面處進行網(wǎng)格再加密處理（如圖3所示），以保證獲取數(shù)據(jù)的精確。

圖3 2槽型動環(huán)網(wǎng)格

2 變形及應(yīng)力分析

密封環(huán)包括動環(huán)和靜環(huán)，運用熱流固耦合的方法分別研究2環(huán)的變形。密封環(huán)表面加載了熱載荷與力載荷，由于動環(huán)處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而靜環(huán)處于靜止狀態(tài)，因此2密封環(huán)耦合面所加載的熱、力載荷也有差別，具體的變形及應(yīng)力分析需要分別進行深入研究。干氣密封系統(tǒng)的熱流固耦合計算采用Workbench軟件，該軟件可對復雜機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靜力學、結(jié)構(gòu)動力學、剛體動力學、流體動力學、結(jié)構(gòu)熱以及耦合場等進行分析模擬。耦合計算分為三大模塊，分別為Fluid flow（Fluent）流場分析模塊、Thermal-Stress熱強度耦合分析模塊和Staic-Structural結(jié)構(gòu)場分析模塊。選取進口壓力為1 MPa，進口溫度為323.15 K，轉(zhuǎn)速為10 386 r/min，氣膜厚度為3.5 μm，槽深為6 μm，槽數(shù)為12個。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同壓力下熱–流–固耦合對密封環(huán)變形及應(yīng)力的影響

在工況參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)相同的條件下，壓力對變形量及應(yīng)力變化的影響規(guī)律如圖4所示。隨著壓力的增大，密封環(huán)的變形量增加，且整體上單螺旋槽最大變形量的增長率小于雙槽階梯槽。在低壓工況下，密封環(huán)的最大變形量最小，雙槽階梯槽在0.6 MPa壓力下其動環(huán)變形量比單螺旋槽動環(huán)變形量低3.32%。這是因為壓力增加，其變形量的大小主要受最大膜壓的影響。單螺旋槽在相同的進口壓力下，動壓效果更強，使密封環(huán)表面的變形量更大，且隨著壓力的增加，2槽型氣膜所產(chǎn)生的摩擦熱增多。雖然B槽型的摩擦系數(shù)大，但因雙槽階梯槽的等效槽深較小，所產(chǎn)生的摩擦升溫較低，負錐度的熱變形小，而單螺旋槽熱變形大，抵消力產(chǎn)生的正錐度變形程度大。因此，隨壓力的增加，單螺旋槽最大變形量的增長率要低于雙槽階梯槽。

在壓力為0.6～2.6 MPa時，單螺旋槽和雙槽階梯槽最大應(yīng)力值的變化曲線如圖5所示。隨著壓力的增加，密封環(huán)的最大應(yīng)力值也增加，而雙槽階梯槽最大應(yīng)力值的增長速率高于單螺旋槽。這是因為雙槽階梯槽其熱–力所引起的密封環(huán)變形量小于單螺旋槽，但其抵消錐度變形量的程度大于單螺旋槽，結(jié)果為雙槽階梯槽的密封環(huán)最大應(yīng)力值的增長率大，但雙槽階梯槽最大應(yīng)力值低于單螺旋槽的最大應(yīng)力值。

圖4 不同壓力下密封環(huán)的最大變形量

圖5 不同壓力下密封環(huán)的最大應(yīng)力

進一步觀察發(fā)現(xiàn)，動環(huán)的最大應(yīng)力值遠大于靜環(huán)的最大應(yīng)力值。這是因為動環(huán)碳化硅材料相比于靜環(huán)的石墨材料，有較大的彈性模量和熱膨脹系數(shù)等，使得碳化硅材料為抵御熱–力耦合所引起的大變形產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而達到減小變形的目的。

3.2 不同轉(zhuǎn)速下熱–流–固耦合對密封環(huán)變形及應(yīng)力的影響

在5 000～25 000 r/min內(nèi)，轉(zhuǎn)速與密封環(huán)最大變形量的關(guān)系曲線如圖6所示。隨著轉(zhuǎn)速的增加，2槽型的密封環(huán)變形量均減小，但動環(huán)變形量減小的速度更快。在高轉(zhuǎn)速條件下，密封環(huán)的變形量最小。在轉(zhuǎn)速為25 000 r/min時，雙槽階梯槽動環(huán)的最大變形量比單螺旋槽動環(huán)變形量低13.7%。

圖6 不同轉(zhuǎn)速下密封環(huán)的最大變形量

轉(zhuǎn)速增加，泵吸效應(yīng)增強，槽區(qū)動壓效果增加；轉(zhuǎn)速增加，黏性剪切應(yīng)力增大，動環(huán)表面的溫度升高。高轉(zhuǎn)速下，溫度迅速上升，是影響密封環(huán)軸向擴展變形的最重要因素。隨著轉(zhuǎn)速的增大，由熱產(chǎn)生的變形快速抵消正錐度變形，使密封環(huán)總體最大變形量迅速下降。單螺旋槽在轉(zhuǎn)速的影響下，其動壓效應(yīng)大于雙槽階梯槽，即槽型A槽根處的最大膜壓始終大于槽型B。即隨著轉(zhuǎn)速的增加，單螺旋槽高于雙槽階梯槽動壓效應(yīng)的程度越大，A槽型所產(chǎn)生的正錐度的變形程度要高于雙槽階梯槽正錐度的變形程度，導致單螺旋槽熱產(chǎn)生的負錐度載荷抵消正錐度載荷的程度小于雙槽階梯槽抵消的程度，因此雙槽階梯槽最大變形量的下降速度更快。

在結(jié)構(gòu)參數(shù)一致的條件下，2種不同槽型密封環(huán)動靜環(huán)的最大應(yīng)力隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線如圖7所示。由圖7可知，隨著轉(zhuǎn)速的增加，密封環(huán)的最大應(yīng)力值減小。轉(zhuǎn)速越大，密封環(huán)應(yīng)力減小的速率越快。動環(huán)的最大應(yīng)力值大于靜環(huán)。隨著轉(zhuǎn)速的增加，2槽型密封環(huán)最大應(yīng)力值的差值越大。

圖7 不同轉(zhuǎn)速下密封環(huán)的最大應(yīng)力

轉(zhuǎn)速是影響密封間隙內(nèi)氣體黏性剪切熱的重要因素之一。隨著轉(zhuǎn)速的增加，產(chǎn)生的黏性剪切熱增多，槽區(qū)的整體溫度上升，此時熱所產(chǎn)生的負向力會削弱正向的壓力，使得整體的力下降，最大應(yīng)力減小。因此，轉(zhuǎn)速增大，熱產(chǎn)生的負向力越大，最大應(yīng)力逐漸降低。轉(zhuǎn)速越大，所引起的熱變形的程度越大，因此兩槽型相對應(yīng)的最大應(yīng)力值下降越快。在轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)，單螺旋槽和雙槽階梯槽動環(huán)的最大應(yīng)力值分別下降了8%、13.9%，進一步說明雙槽階梯槽在高轉(zhuǎn)速下更易穩(wěn)定運行。

在同一轉(zhuǎn)速下，2槽型動環(huán)的最大應(yīng)力差值高于靜環(huán)。在20 000 r/min時，動環(huán)的最大應(yīng)力差值為17.44 MPa，靜環(huán)的最大應(yīng)力差值為0.91 MPa；在25 000 r/min時，2槽型動、靜環(huán)的最大應(yīng)力差值分別為23.24、1.12 MPa。整體看來，2槽型動環(huán)的最大應(yīng)力差值皆大于靜環(huán)。原因有2方面：一方面是動環(huán)表面有凹槽存在，在槽區(qū)突變的過渡區(qū)使黏性剪切應(yīng)力做功，產(chǎn)生耗散溫升，動環(huán)表面的溫度整體較高；另一方面是動環(huán)表面不同槽型產(chǎn)生的動壓效應(yīng)不同。因動環(huán)受熱–力2種因素的影響，使得2種槽型動環(huán)的最大應(yīng)力差值高于靜環(huán)。

4 結(jié)論

1）因密封環(huán)材料的不同及動環(huán)表面溫度較高，受溫度影響更大，所以動環(huán)的變形量相對靜環(huán)更小，但最大應(yīng)力值較大。

2）隨著壓力的增加，密封環(huán)的變形量增大，最大應(yīng)力增大。隨著轉(zhuǎn)速的增大，因受熱的影響較大，密封環(huán)的變形量和最大應(yīng)力皆減小。

3）在壓力和熱力的綜合影響下，相同的工況和結(jié)構(gòu)參數(shù)的雙槽階梯槽密封環(huán)的變形量和最大應(yīng)力值均小于單螺旋槽，2槽型的最大應(yīng)力應(yīng)變值都在槽根處?？傮w而言，在高速低壓工況條件下，雙槽階梯槽的密封環(huán)更能夠穩(wěn)定運行。

[1] 孫雪劍, 宋鵬云, 毛文元, 等. 考慮密封環(huán)材料屬性和表面形貌干氣密封啟停階段的動態(tài)接觸特性分析[J]. 化工學報, 2021, 72(8): 4279-4291.

SUN Xue-jian, SONG Peng-yun, MAO Wen-yuan, et al. Dynamic Contact Analysis of Dry Gas Seal during Start-Stop Process Considering Material Properties and Surface Topography of Seal Rings[J]. CIESC Journal, 2021, 72(8): 4279-4291.

[2] THOMAS S, BRUNETIèRE N, TOURNERIE B. Thermoelastohydrodynamic Behavior of Mechanical Gas Face Seals Operating at High Pressure[J]. Journal of Tribology, 2007, 129(4): 841-850.

[3] 楊笑, 孟祥鎧, 彭旭東, 等. 表面織構(gòu)化機械密封熱彈流潤滑性能分析[J]. 摩擦學學報, 2018, 38(2): 204-212.

YANG Xiao, MENG Xiang-kai, PENG Xu-dong, et al. A TEHD Lubrication Analysis of Surface Textured Mechanical Seals[J]. Tribology, 2018, 38(2): 204-212.

[4] 黃偉峰, 潘曉波, 王子羲, 等. 上游泵送機械密封熱-流固耦合建模與性能分析[J]. 清華大學學報(自然科學版), 2020, 60(7): 603-610.

HUANG Wei-feng, PAN Xiao-bo, WANG Zi-xi, et al. Thermal-Fluid-Solid Coupled Analyses of Upstream Mechanical Seals in Pumps[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2020, 60(7): 603-610.

[5] DOUST T G, PARMAR A. An Experimental and Theoretical Study of Pressure and Thermal Distortions in a Mechanical Seal[J]. A S L E Transactions, 1986, 29(2): 151-159.

[6] HUANG Wei-feng, LIAO Chuan-jun, LIU Xiang-feng, et al. Thermal Fluid-Solid Interaction Model and Experimental Validation for Hydrostatic Mechanical Face Seals[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2014, 27(5): 949-957.

[7] LI Xin, PENG Gao-liang, LI Zhe. Prediction of Seal Wear with Thermal-Structural Coupled Finite Element Method [J]. Finite Elements in Analysis and Design, 2014, 83: 10-21.

[8] MIGOUT F, BRUNETIèRE N, TOURNERIE B. Study of the Fluid Film Vaporization in the Interface of a Mechanical Face Seal[J]. Tribology International, 2015, 92: 84-95.

[9] DU Qiu-wan, GAO Ke-ke, ZHANG Di, et al. Effects of Grooved Ring Rotation and Working Fluid on the Performance of Dry Gas Seal[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2018, 126: 1323-1332.

[10] DU Qiu-wan, ZHANG Di. Research on the Performance of Supercritical CO2Dry Gas Seal with Different Deep Spiral Groove[J]. Journal of Thermal Science, 2019, 28(3): 547-558.

[11] 丁雪興, 蘇虹, 張海舟, 等. 螺旋槽干氣密封熱力耦合流場近似計算及分析[J]. 排灌機械工程學報, 2013, 31(9): 788-793.

DING Xue-xing, SU Hong, ZHANG Hai-zhou, et al. Approximately Analytical Solutions of Thermal-Mechanical Coupling Flow Field in Spiral-Grooved Dry Gas Seals[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2013, 31(9): 788-793.

[12] FAIRUZ Z M, JAHN I, ABDUL-RAHMAN R. The Effect of Convection Area on the Deformation of Dry Gas Seal Operating with Supercritical CO2[J]. Tribology International, 2019, 137: 349-365.

[13] 馮永志, 姜東坡, 李翔宇, 等. 多種載荷下超臨界二氧化碳向心透平變形及應(yīng)力研究[J]. 燃氣輪機技術(shù), 2020, 33(4): 1-6.

FENG Yong-zhi, JIANG Dong-po, LI Xiang-yu, et al. Investigation on Deformation and Stress of a Supercritical CO2Radial-Inflow Turbine under Various Loads[J]. Gas Turbine Technology, 2020, 33(4): 1-6.

[14] 陳匯龍, 劉玉輝, 趙斌娟, 等. 基于流固耦合上游泵送機械密封的變形分析[J]. 江蘇大學學報(自然科學版), 2014, 35(1): 25-28.

CHEN Hui-long, LIU Yu-hui, ZHAO Bin-juan, et al. Deformation Analysis of Upstream Pumping Mechanical Seals Based on One-Way Fluid-Solid Coupling[J]. Journal of Jiangsu University (Natural Science Edition), 2014, 35(1): 25-28.

[15] 陳匯龍, 李同, 趙斌娟, 等. 動壓型機械密封內(nèi)流場及性能的流固熱耦合[J]. 排灌機械工程學報, 2017, 35(6): 502-507.

CHEN Hui-long, LI Tong, ZHAO Bin-juan, et al. Analysis of Flow Field and Performances in Hydrodynamic Mechanical Seal Based on Fluid-Solid-Heat Interaction[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2017, 35(6): 502-507.

[16] 高斌超, 孟祥鎧, 李紀云, 等. 機械密封熱力耦合有限元模型與密封性能分析[J]. 摩擦學學報, 2015, 35(5): 550-556.

GAO Bin-chao, MENG Xiang-kai, LI Ji-yun, et al. Thermal-Mechanical Coupled Finite Element Model and Seal Performance Analysis of Mechanical Seals[J]. Tribology, 2015, 35(5): 550-556.

[17] 楊丹丹, 郝木明, 張元, 等. 高溫泵用液膜密封流熱固耦合分析[J]. 應(yīng)用數(shù)學和力學, 2015, 36(3): 274-284.

YANG Dan-dan, HAO Mu-ming, ZHANG Yuan, et al. Fluid-Solid-Heat Coupling Study on Liquid Film Seal for High Temperature Oil Pumps[J]. Applied Mathematics and Mechanics, 2015, 36(3): 274-284.

[18] 李世聰, 錢才富, 李雙喜, 等. 油氣兩相動壓密封動態(tài)特性的熱流固耦合研究[J]. 化工學報, 2020, 71(5): 2190-2201.

LI Shi-cong, QIAN Cai-fu, LI Shuang-xi, et al. Study of Thermal-Fluid-Solid Coupling on Dynamic Characteristics of Oil-Gas Miscible Backflow Pumping Seal[J]. CIESC Journal, 2020, 71(5): 2190-2201.

[19] 閆玉濤, 張博, 胡廣陽, 等. 石墨圓周密封熱-結(jié)構(gòu)耦合分析[J]. 航空動力學報, 2018, 33(2): 273-281.

YAN Yu-tao, ZHANG Bo, HU Guang-yang, et al. Analysis on Thermal-Structure Coupling for Graphite Circumferential Seal[J]. Journal of Aerospace Power, 2018, 33(2): 273-281.

[20] 丁雪興, 張偉政, 俞樹榮. 干氣密封動力學[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 2016.

DING Xue-xing, ZHANG Wei-zheng, YU Shu-rong. Dynamics of Dry Gas Seal[M]. Beijing: China Machine Press, 2016.

Stress and Deformation Analysis of Double-groove Stepped Groove Based on Thermal-fluid-solid Coupling

ZHANG Qi-xuan, ZHANG Wei-zheng, ZHANG Zuo-li, ZHAO Ji-jun

(School of Petrochemical Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China)

The work aims to obtain the dry gas sealing performance of double-groove stepped groove. The thermal-fluid-solid coupling was used to analyze the deformation and stress of the dynamic and static sealing rings with double-groove stepped groove and single spiral groove. The deformation maps and stress distribution maps of the sealing rings with two types of grooves were obtained under different working conditions. The effects of different working conditions on the deformation and stress of the sealing rings with two types of grooves were discussed. As the pressure increased, the growth rate of the maximum deformation of the sealing ring with single spiral groove was lower than that of sealing ring with double-groove stepped groove, while the growth rate of the maximum stress of the sealing ring with double-groove stepped groove was higher than that of sealing ring with single spiral groove. At 25 000 r/min, the maximum deformation of dynamic ring with double-groove stepped groove was 13.7% lower than that of dynamic ring with single spiral groove. Within the range of rotation speed, the maximum stress of single spiral groove and double-groove stepped groove decreased by 8% and 13.9%, respectively. With the increase of rotation speed, the difference of the maximum stress between the sealing rings with two types of grooves increased. The growth rate of the maximum deformation and stress of the sealing ring with double-groove stepped groove is higher than that of sealing ring with single spiral groove. The deformation and maximum stress of the sealing ring with double-groove stepped groove are less than those of sealing ring with single spiral groove. The results show that the double-groove stepped groove runs more stably at high speed.

double-groove stepped groove; thermal-fluid-solid coupling; sealing ring; stress; deformation

TH117.2

A

1672-9242(2022)12-0113-07

10.7643/ issn.1672-9242.2022.12.016

2021–09–03；

2021–10–27

2021-09-03；

2021-10-27

甘肅省自然科學基金（18JR3RA145）

Natural Science Foundation of Gansu Province (18JR3RA145)

張琦璇（1997—），女，碩士研究生，主要研究方向為流體密封技術(shù)。

ZHANG Qi-xuan (1997-), Female, Postgraduate, Research focus: fluid sealing technology.

張偉政（1978—），男，博士，副教授，主要研究方向為閥門及流體動密封技術(shù)。

ZHANG Wei-zheng (1978-), Male, Doctor, Associate professor. Research focus: valve and fluid dynamic sealing technology.

張琦璇, 張偉政, 張作麗, 等. 基于熱流固耦合的雙槽階梯槽應(yīng)力變形分析[J]. 裝備環(huán)境工程, 2022, 19(12): 113-119.

ZHANG Qi-xuan, ZHANG Wei-zheng, ZHANG Zuo-li, et al. Stress and Deformation Analysis of Double-groove Stepped Groove Based on Thermal-fluid-solid Coupling[J]. Equipment Environmental Engineering, 2022, 19(12): 113-119.

責任編輯：劉世忠