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旋转对称盘形密封缝隙变粘度流体的有限元计算

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２０ ０２年 第 ２卷 第 ３期
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将缝隙中 液体的 粘度描述为圆 盘半径 的函 ａ ÷ ｒ 数
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作 权 数 ，得 出 以下 有 限元 离散
２２基本方程的无量纲化和化 简 ．
首 先 引入 以 下无 量 纲 量
３２有 限元离散化方程 的矩 阵形式 ． 对式（３ １）一式 （７ 应 用 Ｃ ｌ ｋｎ加 权残数 法 进 行 推 １） ｒｅ ｉ ａｒ 导 ，用速度 的插值 函数
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Ｋ 关键 词
盘形密封缝隙
变粘 度流体
控制方 程
有限元
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２缝 隙流场的数学模型
２１ 柱 坐 标 系 下 的基 本 方程 ．圆
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在 圆柱 坐标 莉 中 ，设流体 在 ｒ 向 的速 度 为 方
维普资讯
（） １
１缝隙流场 的物理模型 液体静压 支承 可被广 泛地应 用于 要求 高转速 、低摩 擦 的场合 。 由于它在 工作 过程 中 只产生粘 性流 体摩 擦 ，因此 可 减 小液压 能在传 递过程 中的功 率损 失 ，提 高 系统效率 ， 所 以它 是一种 有广 阔应用 前途 的液压元 件 。为 了对液体 静
维普资讯
回国醢８目Ｅ固
２ ０ 年第 ２ ０２ 卷第 ３ 期
【 摘 要 】 针 对缝 隙流 场的物理 模型 ，在控制方程 的基础上 ，建 立 了用于缝 隙流场 计 算的有 限 元模 型，分 析 了其有 限元矩 阵的特
征 ， 提 出 了 有 限 元 矩 阵 方 程 的 求 解 方 法 【 ｓ ａｔ Ｉａｍｓａ ｔｅｐ ｙ ｉａ ｍｏ ａｏ ａ ｏ ｎ ｅｄ ａｄ Ａｂ ｔ ｃ ］ ｔ ｉ ｔｈ ｈ ｓｃｌ ｄ ｌ ｆ ｅｌ ｗｉｇｆ ｌ． ｎ ｒ ｓ ｆ ｌ ｉ
为 ， 密度为 ｐ， 比热为 ｃ ，体积温度膨胀 系数为 口， Ａ为流 体 的导 热系 数 ，则 对于 粘性不 可 压缩流 体 定常绝 热流动 有 以下流 体动力学基本方程
ＱＮａ ｉ －Ｓｏ ｅ 运 动方 程 ｖｅ ｒ－ ｔｋ ｓ
ｆ ｒｃ ｌ ｌｔｎ ｏ ｆｅ ｄ ｉ ｌ ａ ａ ｃ ， ｎ ａ ｙ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃｅ ｓ ｏ ｏ ａ ｃ ａ ｉ ｇ ｔ ｆ ｗ ｌ ｎ ｃ ｅ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ａ ｌ ｓ ｓｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｈｅ ｌ ｉ ｎ
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压 支承进 行深 入 的研究 ，我们 将 液体静 压止 推轴 承简化 为 两 个端面互相平行的 圆盘 ”，在 该物 理模 型 的基础 上 ，建 立其 数学模 型并进行有 限元计 算。
如 果不考虑液体 的热 膨胀 ，则式 （） ５ 中的体积温 度膨胀系数
ａＯ ＝ ，式 （） 为 ５变
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O形旋转密封圈的密封性能有限元分析_蒋国璋

O形旋转密封圈的密封性能有限元分析_蒋国璋


最大应力值（MPa）
2
0
10 20 30 40 50 60 70
旋转轴直径 d（cm）
（a）介质压力 P=0MPa
14
13
12
11
10
Von Mises
9
接触压力
8
7
6
5 0 10 20 30 40 50 60 70
旋转轴直径 d（cm）
（b）介质压力 P=10MPa
图 5 介质压力下旋转轴直径与应力的曲线关系
（a）中可以看出，在其他条件不变的条件下，随着旋转轴直径的增 龟裂和磨损，极易导致密封失效，这一现象称为焦耳效应[6]。O 型
大，Von Mises 应力和接触压力减小，最后变化趋于平缓。这表明， 密封圈及其密封结构尺寸设计合理，使其以压缩状态而不是拉伸
旋转轴直径较小时，VonMises 应力过大，容易导致密封失效；同时 状态装在轴上，可以避免焦耳效应[7]。因此，旋转密封表面的接触
来稿日期：2013-12-12 基金项目：国家自然科学基金项目（51375352）；湖北省教育厅科学技术研究计划重点项目（D20121105）；武汉市科技局攻关项目（D201110821247） 作者简介：蒋国璋，（1965-），男，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要研究方向：汽车与机械 CAD/CAM 的研究；
相同；（3）O 形圈受到的横向压缩视为由约束边界的指定位移引
起的；（4）由于钢的刚度远远大于橡胶的刚度，将其简化为刚体。
2.3 有限元模型
在 ABAQUS 中建立转轴、橡胶 O 形密封圈和缸体二维轴对
称模型。转轴和凹槽材料为钢，钢的密度、泊松比、密度分别为
2.1×105MPa、0.3、7.8×103kg/m3，橡胶的密度 1.5×103kg/m3。橡胶本
旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真

旋转轴唇形密封圈的有限元分析与仿真


文献标志码：B
4858 （ 2013 ） 05011404 文章编号：1000用，其工作的主要机理是通过油封与轴的接触来防止 润滑油或其他介质的泄漏。接触宽度和密封界面上接
1101 收稿日期： 2012基金项目： 河北省自然科学基金项目 （ E2011202115 ） ； 天津市 自然科学基金项目（ 12JCYBJC19600 ） 作者简介： 桑建兵 （ 1974 —） ， 男， 河北邢台人， 副教授， 博士， 主要从事橡胶类材料的有限变形理论及数值模拟的研究工作 。 cleID = 18583． ［ 9］ 郭忠武， 王广志， 丁辉， 等． 正常青年人步态运动学参数的 J］ ． 中国康复理论与实践， 2002， 8（ 9） ： 532 － 533， 544． 研究［ ［ 10］ 肖亮子， 韩建海， 赵书尚， 等． 基于气动人工肌肉并联驱 J］ ． 液压与气动， 2007 ， （ 6 ） ： 64 － 66． 动手腕康复训练器［ ［ 11］ 李继磊， 韩建海， 赵书尚， 等． 气 动 人 工 肌 肉 驱 动 关 节 PID 位置控制［J］ ． 河南科技大学学报 （ 自然科学版 ） ， 2008 ， （ 3 ） ： 63 － 66． ［ 12］ 隋立明， 赵铁， 张立勋． 气动肌肉驱动关节的位置控制策 J］ ． 液压与气动， 2008 ， （ 6 ） ： 11 － 13． 略研究［ ［ 13］ GB 1000088 ， S］ ． 中国成年人人体尺寸［ ［ 14］ SMC（ 中国） 有限公司． 现代实用气动技术［ M］ ． 北京： 机 2004． 1． 械工业出版社， ［ 15］ 张贵兰， 耿德旭， 刘晓敏， 等． 伸长型气动人工肌肉轴向 J］ ． 机械工程师， 2010 ， （ 12 ） ： 7 － 8． 力学特性分析［
运动粘度和旋转粘度换算

运动粘度和旋转粘度换算

运动粘度和旋转粘度换算【摘要】本文主要介绍了运动粘度和旋转粘度之间的换算关系。

首先介绍了运动粘度和旋转粘度的概念，并提出了运动粘度和旋转粘度的换算公式。

在实验方法部分详细描述了实验步骤和条件。

通过对实验结果进行分析和数据对比，得出了运动粘度和旋转粘度之间的关系。

实验结论表明两者之间存在一定的线性关系，可通过一定的公式来进行换算。

本文总结了实验结果的意义和展望，指出了在工程应用中的潜在价值和发展前景。

通过本文的研究，可以更深入地了解和应用运动粘度和旋转粘度的关系，为相关领域的研究和工程应用提供理论支持。

【关键词】关键词：运动粘度、旋转粘度、换算公式、实验方法、结果分析、数据对比、实验结论、意义与展望。

1. 引言1.1 研究背景运动粘度和旋转粘度是液体流动性质中重要的参数，它们描述了液体在外力作用下的流动特性。

在工业生产和科学研究中，我们通常会遇到需要同时考虑运动粘度和旋转粘度的情况。

由于运动粘度和旋转粘度的量纲不同，有时候需要将它们进行换算。

研究运动粘度和旋转粘度的换算，可以帮助我们更好地理解液体在不同条件下的流动性质，并为工程设计和科学研究提供便利。

熟练掌握运动粘度和旋转粘度的换算方法对于液体流体力学研究和应用具有重要意义。

在本文中，我们将介绍运动粘度和旋转粘度的基本概念，探讨它们之间的换算关系，并通过实验方法验证换算公式的有效性。

通过对实验结果的分析和数据对比，我们希望得出结论并展望未来在液体流动性质研究领域的发展。

1.2 研究目的运动粘度和旋转粘度是两种常见的流体性质参数，它们在工程和科学领域中具有重要的应用价值。

本研究旨在分析和研究运动粘度和旋转粘度之间的换算关系，为实际工程问题提供理论基础和参考依据。

具体来说，本研究旨在通过建立运动粘度和旋转粘度之间的数学模型，探讨二者之间的换算规律。

运动粘度通常是指在单位时间内单位面积上液体通过单位厚度时所产生的内部阻力，它可通过测量液体在管道内的流动速度和流体性质来确定。

黏弹性流体饱和孔隙介质动力反应分析的显式有限元法

黏弹性流体饱和孔隙介质动力反应分析的显式有限元法


１ 波动方程
根据 Ｂｏ所采 用 的表示 方 法 ， ｉ ｔ 假设 骨 架 为 线性 Ｋ ｌｎ材料 ， ｅｉ ｖ 则双 相介质 的基本 方程 如下 。 固相应力 ． 变关 系 。 应
＝
第一作者简介 ： 田迎春（９ ８ ） 女 ， １７ 一 ， 河北保定人 ， 博士 ， 研究方 向 ： 复 杂孔隙介质 的波场模拟 和数值反演。
大地 限制 了它 的应 用 和 发 展 为 克 服上 述 缺点 ， 本 文在赵 成刚 等 ＇ 提 出 的求解 Ｂｏ 饱 和 多孔 介 质波 ６ ｉ ｔ
动 方程 的显式 有 限元 解 法 的基 础 上 ， 导 了求 解 黏 推
弹性流体 饱 和 孔 隙 介 质 动 力 问 题 的显 示 有 限 元 格
质； 因此 ， 弹性 流 体 饱 和 多 孑 介 质 模 型 比单 相 固 黏 Ｌ 体、 流体介质 或 者 弹性饱 和孔 隙介 质 （ ｉ 介 质 ） Ｂｏ ｔ 更接 近实 际的土 层 介质 ， 用 该模 型研 究 土层 介 质 采
计算 时 间步长 中都 需 要 求解 联 立 线性 方 程 组 ， 问 当 题复 杂或 自由度很 多 时 ， 其计算 工作 量将 很大 ， 这极
Ａ ＋击嚷＋ ・ 啬 （ ） （ ）＋ ＋ ｅ
５期
田迎春 ， ： 等 黏弹性 流体饱 和孔隙介质动力反应分 析的显式有限元法
ｌ ｌ ｌ３
（ ｅ＋Ｒ ） Ｑ ８ 流相应 力一 应变 关系 ｏ ＂ Ｑ ＋ ｆ＝ 。
（ ａ １） （ｂ １）
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固相运动 方 程 ： Ｊ＝Ｐ ｉ ＋６ 一 ） 。 ＋ｐ２ Ｕ （
地 球 科 学
黏 弹 性 流体 饱和 孔 隙介 质 动 力反 应分 析 的显 式有 限 元 法