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潜艇艉轴用超滑移槽液膜密封性能数值研究

文献类型： 中文期刊

作者： 诸雷;孙钰卓;张梓绚;莫文杰;胡琼;张光跃;王衍;朱致锐

作者机构：

关键词： 高压;超滑移;液膜密封;黏温效应;摩擦系数

期刊名称：摩擦学学报(中英文)

ISSN： 1004-0595

年卷期： 2026 年

页码：

收录情况： EI（2025版） ; ; 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版）

摘要： 潜艇艉轴密封装置是保障深海航行安全的核心部件，其在深海超高压极端工况下，长期面临“泄漏控制”与“承载能力”难以兼顾的关键矛盾。密封端面超滑移槽设计在一般压力工况下已展现出优异的性能提升能力，然而在超高压环境下的适用性、结构参数适配规律及其对密封副摩擦特性的调控机制尚不明确，导致其难以直接应用于深海极端场景。为此，该研究基于流体相似理论，将实际全工况(0～100 MPa)缩比至0～10 MPa的试验环境，系统研究超滑移槽液膜密封在高压环境下的密封性能和摩擦特性，重点探究考虑黏温效应的工况与结构参数对密封性能的耦合影响。结果表明：在所研究工况(100-600r/min转速和0～100 MPa压力)范围内，超滑移槽设计较传统无滑移槽设计可显著降低泄漏率与端面摩擦系数(平均降幅分别为15.57%和24.33%)，同步提升液膜开启力(平均升幅9.76%)，并有效限制温升(平均升幅仅0.74%)，打破传统密封的“高承载-大泄漏”困局。研究发现，高压环境改变了超滑移槽的优化范围，其最佳参数组合为螺旋角10°～20°、槽深10～20 μm、槽坝比≥0.55、槽数≥16和槽宽比0.4～0.6，该结构在3～5μm运行膜厚下可满足M-14(201705)标准中规定的泄漏约束(<2 L/h)。与以往研究不同，该研究不仅验证了超滑移槽设计在高压下的可行性，更系统揭示了其对摩擦系数的调控机制，可为深海极端工况提供“高承载-低泄漏-低摩擦”的可靠密封解决方案。

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