西安交通大學城市學院機械工程學院尚雪梅團隊在《機電工程》發表論文《機械密封熱變形仿真及其對潤滑性能的影響研究》，該研究針對高溫環境下渦輪泵螺旋槽機械密封的變形量化及影響問題開展熱變形研究，通過建立潤滑性能分析模型、計算液膜力、有限元仿真等手段，明確了變形對潤滑性能的影響，理論數據與試驗數據的一致性驗證了分析的正確性，為高參數機械密封設計及性能仿真提供了參考。

　　機械密封作為控制流體泄漏的關鍵裝置，廣泛應用于石油、化工、航空航天等領域，在高溫、高壓、高速等極端工況下的安全性至關重要。非接觸式螺旋槽機械密封憑借端面潤滑優勢，成為火箭發動機渦輪泵等核心設備的關鍵部件，但極端工況下的熱變形問題會直接影響其潤滑性能與密封可靠性，此前相關研究多缺乏極端工況驗證或未充分考慮溫度影響。

　　為解決這一難題，團隊首先分析了渦輪泵機械密封的結構與工況，其轉子轉速最高可達30000r/min，工作溫度范圍為600~700℃。隨后利用SolidWorks進行實體建模，通過流體潤滑理論計算動環與靜環間的液膜力，并借助ANSYS Workbench軟件開展有限元仿真，獲得高溫和液膜力作用下的變形數據。

　　實驗結果顯示，液膜力為2kN時，動環最大變形量達8.3μm，靜環最大變形量僅0.6μm。考慮變形后，機械密封的最小潤滑膜厚更小，流量更大，且理論計算結果與試驗數據更為契合。值得注意的是，動環外側變形量與工作液膜厚度相當，對密封性能影響顯著，而靜環變形極小，對密封流場的影響可忽略不計。若設計時不考慮變形，膜厚計算結果會比實際值大1.5μm左右，可能導致低轉速下機械密封磨損。

　　該研究通過流體潤滑計算與有限元仿真相結合的方法，精準量化了機械密封熱變形規律，揭示了其對潤滑性能的影響機制，為極端工況下高參數機械密封的優化設計提供了重要的技術支撐。