高温高压机械密封端面变形与表面织构的协同效应及其性能优化

机械密封是核电站主泵的关键部件，针对其轴径大、操作压力与温度高，易遭受大变形、液膜破裂、相变失稳和振动失稳的特点，首先综合考虑以上特点，通过建立与求解完全耦合的流-固-热综合模型，揭示典型主泵机械密封(RCP-MS)在定常与非定常热力作用下的失效原因与机理，完善RCP-MS设计理论。其次，基于RCP-MS工作时不可避免的端面变形特点，首次提出变形与表面织构协同组合RCP-MS的全新概念，采用数值模拟和实验研究的方法，以最大刚漏比为优化目标，揭示在常规和突变操作条件下变形和表面织构间的最佳匹配关系以及表面织构的最佳形状组合及其数量和分布的变化规律，探索端面受限变形与不同表面织构间的协同效应，获得性能稳定最优密封。最后，形成拥有自主知识产权的新型RCP-MS系列及其设计理论、方法与体系，丰富RCP-MS的内涵，成果达到国际同类研究的先进水平，满足我国电力工业自主发展的迫切需要。