题目：C/SiC干气密封环性能及磨削仿真研究

干气密封是一种非接触式的机械密封，是在气体润滑轴承的基础上发展起来的。通过在密封动环上开设动压型槽，气体流过动压槽时被减速压缩，流体压力逐渐升高，达到一定值动静环端面实现分离。与机械密封相比，干气密封具有泄漏小、无污染及高寿命一系列优势，其密封机理也不尽相同。泄漏是干气密封失效的主要形式，而密封动静环端面间又是主要的泄漏通道。动静环之间的气膜特性对干气密封的密封性能影响很大，是整个干气密封系统的关键。本文根据干气密封的密封机理，采用有限元仿真和数学方法，对动静环间的气膜进行数值模拟和参数优化研究。研究分为三部分，具体如下：

第一，研究密封环气膜的稳态特性。建立动静环间气膜的三维有限元模型，根据模型的轴对称性和周期性，对模型进行简化。针对特定工况，对气膜进行数值仿真模拟，得到气膜三维稳态流场压力分布，确定气膜流场特性。考虑到不同参数间的耦合作用，运用正交实验法，改变密封动环端面结构参数，分析端面结构参数与气膜特性之间的关系。以气膜开启力和泄漏量为评价目标，对密封动环端面结构参数进行了优化。

第二，研究密封环的稳态热变形。由于密封环的轴对称性，建立密封动环二维有限元模型。采用分体法，对热源进行分配并添加散热边界，得到密封环稳态温度场分布并对温度场进行分析。将热单元转换为结构单元，添加结构约束，得到密封环稳态热变形分布。在工况一定的情况下，改变材料属性参数，分析材料属性与密封环热变形的关系。

第三，研究密封环的磨削过程。密封环材料具有硬脆特性，加工时易发生脆性断裂，表面质量较差。本文以碳化硅复合材料为例，对磨削过程进行仿真。建立磨粒与待加工材料的三维有限元模型，经过材料赋值、划分网格和边界条件设定，仿真该材料的磨削过程。提取磨削过程中的磨削力，分析磨削力的变化规律。以法向磨削力和磨削温度为评价目标，考虑到不同参数间的耦合作用，运用正交实验法，分析磨削参数随工况变化的变化趋势，并对磨削参数进行了优化。

本文对干气密封密封动静环间的气膜进行了大量的研究，也取得了一定的研究成果。研究结果对干气密封密封环的设计优化、选材和加工都具有参考价值和指导意义。