基于摩擦热效应的刷式密封摩擦副匹配性实验研究

1

作者 杨艺潇 孙丹 +3 位作者 兰可心 赵欢 冯毓钟 张杰一 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期636-645,690,共11页

刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种... 刷丝与转子涂层相互作用产生的摩擦热效应直接影响刷式密封的密封性能和使用寿命。分析了刷式密封摩擦副之间的摩擦热效应理论,设计搭建了刷式密封摩擦副摩擦热效应实验装置,设计加工了6种不同结构参数与刷丝材料的刷式密封实验件和4种不同涂层材料的摩擦转盘,实验研究了工况参数、结构参数以及不同摩擦副材料对刷式密封摩擦热效应的影响,通过对比分析刷式密封最高温度以及磨损前后摩擦副的磨损形貌及磨损量,获取了刷丝与转子涂层材料的匹配性关系。研究结果表明:刷式密封最高温度会随着摩擦时长的增加先迅速升高后趋于稳定,随着干涉量的增大而升高,干涉量由0.3 mm增大至0.4 mm,刷丝平均最高温升达39.96℃;最高温度随着刷丝束厚度的增加而升高,随着后挡板保护高度的增大而降低;当刷丝材料为钴基高温合金GH605时,最佳转子涂层材料为WC,当刷丝材料为镍基高温合金GH4169时,最佳转子涂层材料为ZrO_(2),此两种匹配材料能够在相同工况下产生较低的摩擦热量,且耐磨性能高于其他匹配材料。 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦热效应 摩擦副 匹配性 干涉量

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摩擦热效应对航空发动机高压转子系统碰摩响应的影响 被引量：9

2

作者 朱向哲 袁惠群 李东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期366-371,共6页

以航空发动机高压转子为研究对象,采用有限元法建立了考虑摩擦热效应的高压转子热碰摩动力学模型。研究了高压转子的摩擦生热和摩擦热碰摩响应特性,并和未考虑摩擦热效应的碰摩响应进行了对比分析。结果表明,当考虑摩擦热效应时高压转... 以航空发动机高压转子为研究对象,采用有限元法建立了考虑摩擦热效应的高压转子热碰摩动力学模型。研究了高压转子的摩擦生热和摩擦热碰摩响应特性,并和未考虑摩擦热效应的碰摩响应进行了对比分析。结果表明,当考虑摩擦热效应时高压转子的最大碰摩力显著增大,碰摩频率也明显增加。高压转子呈现出明显的非线性碰摩特征,同时各结点的最大振幅均比忽略摩擦热效应的最大振幅有不同程度的增大。在实际工程问题中,不应当忽略碰摩热效应对碰摩响应的影响。 展开更多

关键词 高压转子系统 摩擦热效应 热碰摩 非线性振动 有限元法

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航空发动机叶片-机匣碰摩摩擦热效应仿真分析 被引量：2

3

作者 赖少将 李舜酩 闻静 《航空发动机》 2017年第1期21-26,共6页

为了分析航空发动机叶片-机匣碰摩摩擦热对叶片的影响,基于有限元法建立了叶片-机匣碰摩摩擦的热-结构直接耦合模型,分析了不同偏心距和转速对模型应力场和温度场的影响,并与未考虑摩擦热效应的碰摩模型进行对比。结果表明:当叶片与机... 为了分析航空发动机叶片-机匣碰摩摩擦热对叶片的影响,基于有限元法建立了叶片-机匣碰摩摩擦的热-结构直接耦合模型,分析了不同偏心距和转速对模型应力场和温度场的影响,并与未考虑摩擦热效应的碰摩模型进行对比。结果表明:当叶片与机匣之间发生摩擦时,需考虑材料参数随温度变化的影响;摩擦热主要分布在接触表面较小的区域,温度分布沿接触面向四周呈递减趋势,且温度梯度越来越小。并在该区域产生了较大的热应力;随着偏心距和转速的增大,叶片-机匣的摩擦热效应越发明显。在实际工程问题中,需考虑摩擦热效应对叶尖表面损伤的影响。 展开更多

关键词 摩擦热效应 碰摩 转子叶片 机匣 有限元法 摩擦振动 航空发动机

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乱石包高速远程滑坡流态化运动模式及摩擦热效应研究

4

作者 王玉峰 明杰 +1 位作者 冯止依 程谦恭 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期3174-3188,共15页

高速远程滑坡动力学机制一直是国际滑坡领域研究的热点挑战性难题,聚焦这一科学问题,以乱石包高速远程滑坡为研究对象,借助MatDEM软件,开展了滑坡运动演化全过程有效模拟,从细观角度进一步论证滑坡的流态化运动模式与摩擦热效应。研究发... 高速远程滑坡动力学机制一直是国际滑坡领域研究的热点挑战性难题,聚焦这一科学问题,以乱石包高速远程滑坡为研究对象,借助MatDEM软件,开展了滑坡运动演化全过程有效模拟,从细观角度进一步论证滑坡的流态化运动模式与摩擦热效应。研究发现:(1)滑体运动速度呈现明显的垂向分带特征,底部为速度较低的强剪切带,中上部为速度较高的主滑体;(2)滑坡质心最大运动速度为33.3 m/s,最大水平和垂直位移分别为1469.9和374.1 m,等效摩擦因数为0.255;(3)摩擦能占总能量损失的44.3%,主要集中于流通区的强剪切带,与之相应,流通区滑体与下伏层之间的铲刮裹挟作用明显高于堆积区;(4)滑体运动过程中所产生的摩擦能可使流通区剪切带颗粒平均升温约64℃,产生摩擦热效应;(5)滑体等效摩擦因数在流通区和堆积区中后部呈低值分布,流通区强烈动量传递作用、铲刮裹挟效应和摩擦热效应的出现,应为摩擦因数降低的主要原因。该数值模拟结果与现场调查所得滑坡特征有较好的一致性,有助于滑体流态化运动过程和摩擦热现象的定量揭示,对高速远程滑坡运动学和动力学机制研究具有重要科学价值。 展开更多

关键词 边坡工程 乱石包高速远程滑坡 MatDEM 运动模式 动量传递 裹挟效应 摩擦热效应

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基于热引燃理论的火花试验装置电热效应本质安全性能研究

5

作者 文玖龙 《电气防爆》 2023年第1期1-8,13,共9页

电路的本质安全性能在IEC火花试验装置上进行检测时会受到电路火花放电和装置热效应的双重影响,但装置的热效应对检测灵敏度的影响因温升较低而被忽略。研究的装置热效应包括火花放电致热以及钨丝电极在镉盘表面的摩擦热。基于热引燃理... 电路的本质安全性能在IEC火花试验装置上进行检测时会受到电路火花放电和装置热效应的双重影响,但装置的热效应对检测灵敏度的影响因温升较低而被忽略。研究的装置热效应包括火花放电致热以及钨丝电极在镉盘表面的摩擦热。基于热引燃理论,深入分析火花放电时间和距离对火花点燃能力的影响,提高本质安全性能判断的准确性,进而简化从火花放电微观机理来判断引燃气体混合物的方法。 展开更多

关键词 辐射热成像 火花放电热效应 摩擦热效应 温度场 热引燃理论

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刷式密封摩擦热效应数值与实验研究

6

作者 孙丹 李浩 +3 位作者 赵欢 张国臣 李玉 冯毓钟 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期519-532,共14页

刷式密封刷丝与转子表面高速接触摩擦产生的摩擦热效应直接影响刷式密封封严性能和使用寿命。基于刷丝-转子系统热固耦合方法建立了刷式密封摩擦热效应数值求解模型,设计搭建了刷式密封摩擦热效应实验装置,应用热成像仪实验研究了刷丝... 刷式密封刷丝与转子表面高速接触摩擦产生的摩擦热效应直接影响刷式密封封严性能和使用寿命。基于刷丝-转子系统热固耦合方法建立了刷式密封摩擦热效应数值求解模型,设计搭建了刷式密封摩擦热效应实验装置,应用热成像仪实验研究了刷丝温度分布特性,在实验验证刷丝-转子系统热固耦合数值求解模型准确性基础上,研究了转速、干涉量、刷丝安装角、摩擦时长、刷丝束厚度、后挡板长度对刷式密封摩擦热效应的影响。研究结果表明:刷式密封刷丝温度数值计算与实验测量平均误差为8.9%,建立的刷丝-转子系统热固耦合模型具有较高准确性。实验研究得出刷式密封最高温度随刷丝束厚度增大逐渐增大;刷丝束最高温度随着后挡板长度减小而逐渐降低;最高温度随干涉量的增大逐渐增大,0.4 mm相较于0.3 mm干涉量最高温度升高了59.0℃,随着摩擦时长增大,刷丝与转子磨损量减小,温度逐渐下降。数值计算得出刷丝束应力最大值出现在刷丝固定端,接触变形最大值出现在中排刷丝尖端,最大温度值出现在刷丝自由端。刷式密封最高温度随着刷丝安装角的增大而降低;最高温度随着转速的上升逐渐增大,2000 r/min转速相对于600 r/min转速最高温度提高了4.3倍;最高温度随干涉量的增大而逐渐增大,0.4 mm干涉量相对于0.3 mm干涉量最高温度提高了1.34倍。 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦热效应 热固耦合 红外热成像 温度分布

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滑动干摩擦的热机理浅析 被引量：21

7

作者 杨建恒 张永振 +1 位作者 邱明 杜三明 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期173-176,185,共5页

分析了在高速滑动干摩擦过程中热的产生和扩散机理、摩擦温度的测定与分析,讨论了摩擦热效应对配副材料摩擦磨损性能的影晌。结果表明:在摩擦过程中,摩擦热的形成是显著的;由粗糙表面产生的摩擦热作用在粗糙表面进而影响粗糙表面的形貌... 分析了在高速滑动干摩擦过程中热的产生和扩散机理、摩擦温度的测定与分析,讨论了摩擦热效应对配副材料摩擦磨损性能的影晌。结果表明:在摩擦过程中,摩擦热的形成是显著的;由粗糙表面产生的摩擦热作用在粗糙表面进而影响粗糙表面的形貌;摩擦热是影响摩擦副摩擦性能变化的主要因素;在研制摩擦材料时应充分考虑配副材料的耐热性与散热性等物性,进行优化选材。 展开更多

关键词 滑动干摩擦 摩擦热效应 摩擦材料

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受载复合煤岩破裂表面红外辐射温度变化规律 被引量：7

8

作者 李鑫 杨桢 +2 位作者 代爽 邱彬 辛元 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期110-115,共6页

为实现对煤岩动力灾害的非接触式预测预报,采用红外热成像仪,研究由煤和顶底板岩组成的复合煤岩与泥岩受载变形直至破裂过程中表面红外辐射温度的演化特征。建立煤、顶底板岩、泥岩温度与应力、应变之间的拟合方程。研究结果表明,复合... 为实现对煤岩动力灾害的非接触式预测预报,采用红外热成像仪,研究由煤和顶底板岩组成的复合煤岩与泥岩受载变形直至破裂过程中表面红外辐射温度的演化特征。建立煤、顶底板岩、泥岩温度与应力、应变之间的拟合方程。研究结果表明,复合煤岩和泥岩试样加载产生红外辐射的物理机制一致,均存在热弹效应和摩擦热效应。煤岩破裂失稳红外辐射前兆表现为阶跃式、台阶式上升趋势;加载速率增大,温度变化更加明显,与应力、应变成较强线性正相关关系,其中,煤样红外辐射温度变化最大,顶底板岩的红外辐射温度变化相对较小;泥岩红外辐射温度有阶跃式、突增型上升趋势,温度变化较煤岩明显,其与应力、应变的相关性稍高于煤样和顶底板岩。 展开更多

关键词 复合煤岩 变形破裂 红外辐射温度 摩擦热效应 热弹效应

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航空发动机非线性转子系统同步全周碰摩的温度影响分析 被引量：2

9

作者 闻静 李舜酩 《航空发动机》 北大核心 2018年第1期7-13,共7页

转子和静子碰摩是过程复杂且危害性很大的故障。为研究摩擦热对同步全周碰摩响应的影响,以航空发动机压气机转子为研究对象,考虑其刚度特性,建立了非线性转子系统分析模型,研究了单盘转子摩擦热碰摩响应特性,进行了数值分析,并与未考虑... 转子和静子碰摩是过程复杂且危害性很大的故障。为研究摩擦热对同步全周碰摩响应的影响,以航空发动机压气机转子为研究对象,考虑其刚度特性,建立了非线性转子系统分析模型,研究了单盘转子摩擦热碰摩响应特性,进行了数值分析,并与未考虑摩擦热效应的碰摩响应进行了对比。结果表明:碰摩处温度径向随相对碰摩点距离的增加呈非线性增大,周向呈对称分布并在30°时几乎等于室温;当考虑摩擦热效应时,发生同步全周碰摩的转速范围整体缩小,转子径向位移增大,摩擦热降低了同步全周碰摩的稳定性。 展开更多

关键词 转子 摩擦热效应 同步全周碰摩 非线性振动 稳定性 航空发动机

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刷式密封流动与换热及力学特性的研究进展 被引量：8

10

作者 邱波 李军 《热力透平》 2013年第3期141-149,共9页

刷式密封以其优良的封严性能和稳定的转子动力特性而被广泛应用于透平机械领域。首先简要介绍了刷式密封的封严机理和性能优势,然后对刷式密封在泄漏流动特性、摩擦热效应和传热特性、接触力特性和迟滞效应3个方面的研究现状和最新进展... 刷式密封以其优良的封严性能和稳定的转子动力特性而被广泛应用于透平机械领域。首先简要介绍了刷式密封的封严机理和性能优势,然后对刷式密封在泄漏流动特性、摩擦热效应和传热特性、接触力特性和迟滞效应3个方面的研究现状和最新进展进行了综述,包括相关的实验研究、数值模拟以及理论分析等。最后根据现代高性能透平机械对密封技术的发展需求,展望了刷式密封技术的进一步研发方向。 展开更多

关键词 刷式密封 泄漏流动 摩擦热效应 接触力 迟滞效应

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基于Hertz接触理论的叶片-机匣碰摩模型 被引量：7

11

作者 赵洋 华一雄 +1 位作者 张执南 柴象海 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期660-664,共5页

针对航空发动机的叶片-机匣碰摩现象,考虑旋转效应以及摩擦热效应,建立Hertz碰摩模型,分析碰摩径向形变量的影响因素.通过对比现有法向碰摩力模型的实验结果,验证所建立模型的准确性,并分析了旋转速度、机匣刚度、摩擦因数等参数对碰摩... 针对航空发动机的叶片-机匣碰摩现象,考虑旋转效应以及摩擦热效应,建立Hertz碰摩模型,分析碰摩径向形变量的影响因素.通过对比现有法向碰摩力模型的实验结果,验证所建立模型的准确性,并分析了旋转速度、机匣刚度、摩擦因数等参数对碰摩径向形变量的影响.通过叶片热固耦合仿真分析发现,摩擦热效应对部件的径向变形和应力分布具有一定的影响. 展开更多

关键词 径向形变量 法向碰摩力 旋转效应 摩擦热效应 碰摩模型

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刷式密封流场和温度场数值模拟 被引量：6

12

作者 柴保桐 傅行军 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期121-125,131,共6页

将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封CFD数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,研究刷式密封干涉量、转速和压比对刷式密封流动和传热特性的影响规律;采用EUGRN... 将刷式密封区域视为多孔介质,建立刷式密封CFD数值分析模型;结合FLUENT软件,通过求解Non-Darcian多孔介质模型的能量方程和(RANS)完全雷诺平均方程的方法,研究刷式密封干涉量、转速和压比对刷式密封流动和传热特性的影响规律;采用EUGRN方程推到出多孔介质阻尼系数计算方法,并通过试验验证该方法的正确性。结果表明:随着压比的增大,最高温度先增大然后减小;随着转轴与刷丝束间干涉量和转速的增加,最高温度增大;在每个转速下都存在一个临界压差可使得刷丝自由端最高温度达到最大值。 展开更多

关键词 刷式密封 流场 温度场 摩擦热效应

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温度试井模型及其应用 被引量：2

13

作者 王威 程时清 《科学技术与工程》 北大核心 2012年第19期4760-4763,4780,共5页

试井是人们测取油气井不同工作制度下井底压力和温度的过程。但在常规的试井中,温度被假定为常数。但在实际测试中,温度是变化的。针对此情况,在能量守恒的基础上,根据傅里叶定律推导出产层处温度与地层热力学性质的关系,绘制了温度理... 试井是人们测取油气井不同工作制度下井底压力和温度的过程。但在常规的试井中,温度被假定为常数。但在实际测试中,温度是变化的。针对此情况,在能量守恒的基础上,根据傅里叶定律推导出产层处温度与地层热力学性质的关系,绘制了温度理论图版。通过选取不同的热力学参数值,得到了影响温度试井的热力学敏感性参数。在此基础上,根据建立的温度试井模型,反求有代表性的热力学参数。 展开更多

关键词 温度试井 对流 扩散 焦耳汤姆逊效应 摩擦热效应

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热变形设计理论在煤矿设备设计中的应用分析

14

作者 郭小明 赵晓兵 《山西冶金》 CAS 2018年第4期107-109,共3页

以系统失稳判定理论为指导,基于热效应导致煤矿运输设备磨损加剧失效机理,通过菱花堆焊凸起效应方式改善摩擦方式使得热效应磨损远离零界点,其加速摩擦失效形式就不能实现,从而为设备寿命周期提供技术保障。

关键词 热变形设计 摩擦热效应 菱花堆焊凸起效应 系统失稳判定理论

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基于多孔介质局部非热平衡方法的刷式密封耦合传热特性 被引量：11

15

作者 邱波 李军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1067-1075,共9页

建立了刷式密封流动传热与摩擦接触的多物理场耦合分析的计算模型.推导了描述刷式密封在局部非热平衡条件下耦合传热过程的双能量方程,该方程既考虑了刷丝与气流的对流换热,同时也考虑了刷丝束内导热过程的各向异性.采用所建立的耦合计... 建立了刷式密封流动传热与摩擦接触的多物理场耦合分析的计算模型.推导了描述刷式密封在局部非热平衡条件下耦合传热过程的双能量方程,该方程既考虑了刷丝与气流的对流换热,同时也考虑了刷丝束内导热过程的各向异性.采用所建立的耦合计算模型数值预测了刷式密封在不同压比和转速下的温度分布.结果表明:刷式密封的摩擦热效应使刷丝与转子相接触的附近区域形成局部高温,刷丝的高温区域主要集中在围栏高度以下;泄漏气流与刷丝间强烈的对流换热使刷丝的温度分布和气流的温度分布非常相近;刷丝的最高温度随压比增大而升高,但围栏高度以下区域的平均温度随压比增大而降低;刷丝的最高温度和围栏高度以下区域的平均温度均随转速升高而升高;摩擦热效应引起的泄漏气流的温升效应使刷式密封泄漏量随转速升高而减小. 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦热效应 多孔介质 局部非热平衡 耦合传热

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刷式密封泄漏流动及传热特性的研究第二部分:传热特性 被引量：2

16

作者 张元桥 王妍 +1 位作者 晏鑫 李军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期970-976,共7页

本文采用计算流体动力学(CFD)与有限元分析(FEA)相结合的方法,对三种不同后夹板结构刷式密封的摩擦热效应及传热特性进行了研究。分析了压比、转速以及后夹板结构形式对刷式密封温度分布、摩擦生成热以及刷丝最高温度的影响规律。研究... 本文采用计算流体动力学(CFD)与有限元分析(FEA)相结合的方法,对三种不同后夹板结构刷式密封的摩擦热效应及传热特性进行了研究。分析了压比、转速以及后夹板结构形式对刷式密封温度分布、摩擦生成热以及刷丝最高温度的影响规律。研究结果表明:刷式密封的最高温度出现在刷丝束与转子表面接触区域,在刷丝束内,刷丝温度在围栏高度以下区域迅速下降。当压比、转速增大时,刷式密封的温升效应更为明显。同时,摩擦生成热及刷丝最高温度也随压比、转速的增大而逐渐增大。后夹板的非通环形槽结构对刷式密封摩擦热效应及传热特性的影响很小,但通槽结构则会改变密封内的温度分布。 展开更多

关键词 刷式密封 摩擦热效应 传热特性 数值模拟

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