1、隨著對螺旋槽干氣密封性能研究的不斷深入，其應用范圍也從高速高壓擴大到低速低壓。在低速低壓工況下，干氣密封端面間動壓效果差，使得氣膜厚度較薄，端面間難以建立穩(wěn)定氣膜而產(chǎn)生干摩擦，導致嚴重磨損，由此引發(fā)了關(guān)于低速和低壓條件下干氣密封端面間滑移流問題的研究。本文根據(jù)已經(jīng)建立的一階線性滑移邊界條件，通過理論分析構(gòu)建干氣密封槽內(nèi)氣體流的二階非線性滑移邊界條件，進而通過實驗測尋影響非線性滑移邊界條件各參數(shù)間的定量關(guān)系，推到出稀薄氣體流的二階非線性動

2、力學方程，并分析二階非線性邊界滑移條件各參數(shù)對密封性能的影響，揭示干氣密封系統(tǒng)中蘊函的復雜的非線性動力學行為。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　 應用二階非線性滑移邊界條件推導出修正的廣義雷諾方程，并用PH線性化方法、迭代法對非線性雷諾方程近似求解，得到泄漏量的近似解析式。繼而通過工程實例利用Maple程序計算了不同轉(zhuǎn)速和壓力下的泄漏量數(shù)值，并與一階線性滑移邊界條件下的泄漏量和實驗數(shù)值進行了對比。結(jié)果表明：二階非線性滑移邊界條件下的

3、泄漏量值比一階線性滑移邊界條件下的泄漏量值更加接近實驗數(shù)值，特別是在低速、低壓工況下更加明顯。
　　 應用二階非線性滑移邊界條件推導出修正的廣義雷諾方程，并用PH線性化方法、迭代法對非線性雷諾方程近似求解，得到氣膜推力的近似解析式，繼而對其進行氣膜厚度的求導，得到氣膜剛度的近似解析式。并利用Maple程序計算不同轉(zhuǎn)速和壓力下的氣膜剛度數(shù)值，并與一階線性滑移邊界條件下的氣膜剛度和試驗數(shù)值進行對比。結(jié)果表明：隨著氣膜厚度的增加，二階

4、非線性滑移邊界條件下的氣膜剛度隨之減小，且呈非線性關(guān)系；隨著介質(zhì)壓力、轉(zhuǎn)速的增加，氣膜剛度也隨之增加，且呈線性關(guān)系；二階非線性滑移邊界條件下的氣膜剛度數(shù)值比一階線性滑移邊界條件下的氣膜剛度數(shù)值更接近試驗數(shù)值，其計算精度較高，特別是在低速、低壓工況下更加明顯。因此在低速低壓釜用軸端干氣密封中將應用二階速度滑移條件下的流體力學理論來進行優(yōu)化設計，指導工程應用。
　　 應用二階非線性滑移邊界條件推導出修正的廣義雷諾方程，并用PH線性化

5、方法、迭代法對非線性雷諾方程近似求解，得到氣膜推力的近似解析式。并對其進行氣膜厚度的求導，得到氣膜剛度的近似解析式。繼而利用多目標優(yōu)化方法構(gòu)建了氣膜剛度與泄漏量之比的協(xié)調(diào)函數(shù)，對該目標函數(shù)進行近似求解，獲得最佳的螺旋槽幾何參數(shù)值。利用Maple程序計算了不同介質(zhì)壓力和轉(zhuǎn)速下的氣膜剛度、泄漏量的數(shù)值且與實驗數(shù)值進行了對比。結(jié)果表明：幾何參數(shù)優(yōu)化的干氣密封樣機測試數(shù)值與理論計算數(shù)值誤差較小，說明運用二階非線性滑移邊界條件計算出的理論數(shù)值具有

6、較好的精度。
　　 在干氣密封試驗臺上對螺旋槽干氣密封系統(tǒng)進行了試驗研究，展示了干氣密封樣機和干氣密封試驗臺攝影圖，為了保證試驗結(jié)果的準確性，采取了必要的系統(tǒng)抗干擾措施。通過對優(yōu)化出螺旋槽干氣密封樣機進行測試得到微尺度端面流場參數(shù)(泄漏量、氣膜厚度、氣膜壓力)實驗值，通過與滑移邊界條件下的干氣密封理論性能參數(shù)值進行對比，得到二階非線性滑移邊界條件下的理論流場參數(shù)比一階線性滑移邊界條件下的理論流場參數(shù)更加接近于實驗值，特別是在高速