3-王玉明-1高端装备核心关键基础零部件流体密封技术展望及科技与人文的相互融合.pdf

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1、1维持设备的正常工作条件（如高压、高真空等）保证设备及人身的安全，密封一旦失效，严重的会引发灾难性事故防止或减轻环境污染防止或减少物料和能源的消耗，提高设备的效率密封是主动实现安全、环保、节能、低碳、绿色的重要技术保障向巧院士语：“小密封，多学科，高技术，大作用”功能及重要性高端装备流体密封的重要功能及其特点定义流体密封是防止流体工作介质泄漏的关键技术流体密封是极端工况高端装备最容易损坏的关键基础件“挑战者号”航天飞机因密封失 效爆炸某石化厂因密封失效爆炸密封一旦失效，严重的会引发灾难性事故 美国“挑战者”号航天飞机因宽温域密封失效导致爆炸失事。中国航天五院航天器泄漏事故报告：“对我国卫星泄漏

2、事故研究后发现，在6颗失败的国产卫星中，有5颗是因泄漏引起的。”一辆家用小汽车上使用的橡塑密封有50公斤之多密封无处不在一套年产30万吨乙烯装置上，静密封和动密封点多达123万处机泵日常维修中，处理旋转轴密封泄漏占维修总量的70%以上密封无处不在大型雷达、坦克等重要旋转关节的密封面对复杂恶劣的自然环境，对运动精度和长期耐候性影响巨大密封是高端装备卡脖子的关键零部件航空发动机上使用多种类型密封；密封对于发动机的推力和油耗等技术指标极其关键，长期面临西方封锁航空发动机航空发动机核主泵的密封加氢站的密封密封是高端装备卡脖子的关键零部件压差、浓度差、渗漏几何特性、流场、电磁场、其他矛盾性：密封性（泄漏

3、）和润滑性（寿命）的对立统一系统性：不局限于狭义界面，还包含密封副本体、工作介质，乃至辅助零件及辅助系统三大特征耦合性：密封系统涉及多因素、多物理场的强耦合作用高端装备流体密封的关键科学和技术问题非接触动密封技术动力学与系统工程设计技术多场耦合分析设计技术密封界面系统流流固固热热动动材材摩摩智智非接触动密封在高端装备中的应用举例弹簧副密封传扭件静环动环 单向双列螺旋槽双向王字螺旋槽 非接触式动密封获奖情况：国家科技进步二等奖1项、国家技术发明二等奖和四等奖各1项v 工作原理d0d FKhv 针对密封强耦合效应的流-固-热多场耦合数值仿真设计技术 软件著作权：2019SR1114496、2022

4、SR01647672019SR1114496 软件著作权：2021SR0523081、2022SR0312824、2022SR0307148 数值方法：准确、适用范围广 解析方法：计算量小、适于工程应用和优化设计 二者可互为补充221openbackopenclose2222/(,)0(a)()(,)0 (b)(,)0 (c)()dd0 (d)cxiffsizhicAcyscxysAAtxAcyxyRE Jm hFFhFFFFhFR S RJyt aR Jt aJS RJJv 核主泵机械密封热-流-固耦合模型及分析设计软件v 流体静压型核主泵密封全尺寸试验v 适 应 航 空 发 动 机 高 温

5、 高 速工况的长寿命非 接 触 指 尖 密封泄漏量较现有迷宫密封降低70%，适应转子径向变形和位移，正常运行时接近零磨损航空发动机主流道严苛的气流环境指尖密封成果：中国发明专利201510158126.6、201510156112.0、201610878473.0、201610878878.4 v多场耦合指尖密封仿真分析设计和复杂柔性指尖梁精密制造流体力学固体力学动力学201610878473.0v联合国内密封企业，开发了超大直径（36m）金属O形环、C形环产品打破了美国GARLOCK公司长达半个世纪的独家垄断v形成了完整的橡塑密封理论研究体系，开发了多种武器装备及大型装备橡塑密封产品大型盾构

6、机铰接密封武器装备成套密封解决方案橡塑密封理论研究体系磁性液体的磁化曲线磁性流体的粘温效应磁性液体的磁粘效应自主研制的MF系列高性能磁性液体磁性流体密封性能多场耦合仿真分析磁流体密封获奖情况：国家技术发明二等奖1项平面密封旋转密封极靴磁铁磁液分瓣式磁液密封复合磁场原理v 耐酸碱、高速、分瓣式磁性液体旋转密封关键技术与应用针对航天、军用和化工等领域的密封难题，攻克了强酸碱、高速、难拆装三种单一和组合工况下的磁性液体旋转密封关键技术。成果在重大科学装置和航天装备大量应用。授权发明专利100余件，软件著作权15件，制定企业标准2件，发表SCI论文140余篇，EI论文160余篇。光电吊舱密封钠快冷堆密