航空发动机气膜密封界面油液热驱浸润润滑机理与端面织构可控设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51775504
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Face contact wear is key factor that results in seal failure and restrict long-life design of gas seals. In the present project, surface texture is proposed to solve contact wear problem of gas seal faces by controling oil thermally-driven wetting so as to form oil lubrication, and study will be carried out on property of oil thermally-driven wetting lubrication at interfaces of aero-engine gas face seals and control with surface texture. The research will be conducted mainly in three aspects. Firstly, to develop gas-liquid double fluid thermohydrodynamic lubrication model based on gas thermohydrodynamic lubrication theory and oil thermally-driven wetting phenomenon, so as to analyze principle of temperature gradient of seal interfaces and mechanism of oil thermally-driven wetting. Secondly, to carry out design of surface texture and experiment of oil thermally-driven wetting, so as to investigate influence of surface texture on oil thermally-driven wetting in micro-clearance. Finally, to carry out seal test of oil thermally-driven wetting lubrication control with surface texture, in order to find out influence of oil thermally-driven wetting lubrication on anti-wear performance of seal faces and control method with surface texture. After comparison of theoretical and experimental results, to discuss the mechanism of oil thermally-driven wetting lubrication and to propose control method with surafce texture, so as to provide dependence for long-life design of aero-engine seal face. It will be helpful for the gas seal to solve contact wear problem in the cases of high amplitude and frequent start-stop, and to extend its application fields.
端面接触磨损是导致密封失效和制约气膜密封长寿命设计的关键因素。项目提出利用表面织构控制界面油液热驱浸润形成油膜润滑解决气膜密封接触磨损问题,拟开展航空发动机气膜密封界面油液热驱浸润润滑机理与端面织构可控设计研究,主要包括三个方面,其一是基于气体热动力润滑理论和界面油液热趋浸润现象,建立端面密封气液双流体热动力润滑模型,研究密封界面温度梯度变化规律和油液热趋浸润特性;其二是开展表面织构设计与油液热驱浸润实验,研究微米间隙中表面织构对油液热驱浸润特性的影响规律;其三是开展表面织构控制油液浸润润滑密封实验,研究表面织构对密封端面油液热驱浸润润滑特性的影响规律和控制方法。通过理论和实验结果的对比分析,探讨气膜密封界面油液热驱浸润润滑机理和表面织构控制方法,为航空发动机气膜密封的长寿命设计提供依据,对于解决气膜密封在反复启停、高振动工况下的接触磨损失效、拓展气膜密封应用领域具有非常重要的意义。

结项摘要

长寿命、高可靠密封技术是航空发动机工作效率提高、油耗降低,提高相关部件耐久性和工作寿命的关键因素。项目提出利用表面织构控制界面油液热驱浸润形成油膜润滑解决密封接触磨损问题以提高密封使用寿命,开展了航空发动机气膜密封界面油液热驱浸润润滑机理与端面织构可控设计研究,主要包括三个方面,其一是基于气体热动力润滑理论和界面油液热趋浸润现象,建立端面密封气液双流体热动力润滑模型,研究密封界面温度梯度变化规律和油液热趋浸润特性;其二是开展表面织构设计与油液热驱浸润实验,研究微米间隙中表面织构对油液热驱浸润特性的影响规律;其三是开展表面织构控制油液浸润润滑密封实验,研究表面织构对密封端面油液热驱浸润润滑特性的影响规律和控制方法。通过项目研究,建立了高温度梯度密封表面液体铺展的界面力学分析模型,揭示了高温度梯度密封表面液体铺展的驱动机制,并进一步研究获得了表面粗糙度、几何型槽边缘效应对液滴铺展的影响控制规律,有助于进一步认识和理解界面液体的运动行为和物理本质,研究结果具有重要的科学意义。同时,项目研究形成了端面密封气液双流体润滑技术,试验和实际应用表明该技术可以显著改善密封端面的润滑条件,降低密封磨损率,可显著提高现有航空发动机密封的使用寿命10倍以上,并可进一步推广至石油、石化等领域密封技术的提升,具有良好的工程应用和推广前景,具有重要的工程应用价值。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
油润滑微孔 SiC 表面极限 PV 值特性试验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白少先;陈俊杰;王菁
  • 通讯作者:
    王菁
SiC表面圆环槽边缘效应实验研究
  • DOI:
    11.1958.o4.20201023.1729.008
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    于子恒;马春红;白少先
  • 通讯作者:
    白少先
Ultra-high-speed TEHL characteristics of T-Groove Face Seal under Supercritical CO2 Condition
超临界CO2条件下T型槽端面密封超高速TEHL特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Industrial Lubrication and Tribology
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Zhu Delei;Bai Shaoxian
  • 通讯作者:
    Bai Shaoxian
Thermodynamic spreading behaviors of oil on rough surfaces of stainless steel 316L
油在316L不锈钢粗糙表面上的热力学扩散行为
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.02.061
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wang Rong;Li Si;Bai Shaoxian
  • 通讯作者:
    Bai Shaoxian
氟橡胶 O 形圈往复运动回弹摩擦特性实验研究
  • DOI:
    10.1038/npjsba.2016.32
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    朱得磊;白少先
  • 通讯作者:
    白少先

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其他文献

仿鸟翼型双流通槽干气密封静压特性模拟
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    排灌机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    彭旭东;张风云;白少先;李纪云
  • 通讯作者:
    李纪云
薄膜油润滑中电粘度效应影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国机械工程(已接受)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王新杰;白少先;黄平
  • 通讯作者:
    黄平
多孔端面气体密封无压开启特性的实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李叶枫;彭旭东;白少先;盛颂恩
  • 通讯作者:
    盛颂恩
激光加工SiC 密封表面润湿特性实验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马春红;白少先;彭旭东
  • 通讯作者:
    彭旭东
仿鸟翼微列螺旋槽干气密封性能分析与选型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江锦波;彭旭东;白少先;李纪云
  • 通讯作者:
    李纪云

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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