典型雙密封結構泄漏機理研究

　　使用氦質(zhì)譜吸槍檢漏法檢測航天器管路雙密封結構螺接頭漏率時(shí)，常會(huì )發(fā)生漏率隨時(shí)間變化的情況。為了從理論上分析該問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，本文建立了兩種雙密封結構泄漏過(guò)程的數學(xué)模型，分別考慮了分子流和粘滯流兩種狀態(tài)，并求解了數學(xué)模型的方程解析解，編制程序進(jìn)行數值模擬仿真，形象地顯示了雙密封結構系統正壓泄漏情況下，漏率、壓力與泄漏時(shí)間關(guān)系的規律，及其影響泄漏時(shí)間長(cháng)短的因素。并計算了不同初始條件下，雙密封結構的漏率穩定時(shí)間。這些研究結果可直接應用于航天器管路雙密封結構螺接頭漏率測試候檢時(shí)間評估計算，并對雙密封結構系統的設計和泄漏安全評估，從理論上提供指導意義。

　　航天產(chǎn)品管路系統的連接方式常用柱塞式密封接頭形式(如圖1 所示)，該密封方式由兩道密封環(huán)節組成，屬于典型的雙密封結構。在使用氦質(zhì)譜檢漏儀對密封接頭進(jìn)行吸槍單點(diǎn)檢漏或者真空法檢漏時(shí)，都會(huì )出現測試漏率緩慢升高的現象，并且緩升的時(shí)間長(cháng)，難以確定具體讀數時(shí)間。這是由雙密封結構的泄漏特點(diǎn)決定的，泄漏介質(zhì)首先經(jīng)過(guò)第一道密封環(huán)節進(jìn)入雙道密封之間的空間，然后再經(jīng)過(guò)第二道密封環(huán)節進(jìn)入外界環(huán)境，被檢漏儀檢測。泄漏過(guò)程與雙道密封之間空間的體積、密封環(huán)節漏率、介質(zhì)壓力等等有關(guān)系，因此真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為有必要從理論和數值模擬仿真分析該泄漏過(guò)程，為合理的讀取數據，確定產(chǎn)品漏率提供依據。

圖1 密封方式原理圖

　　1、數學(xué)模型建立

　　1.1、數學(xué)模型參量定義

　　根據雙密封結構的泄漏特點(diǎn)，假定從純氦端流入容積V 的氦氣會(huì )迅速擴散，不計算擴散時(shí)間(因擴散時(shí)間遠小于觀(guān)察時(shí)間)。理論設定的模型示意圖如圖2，參數參量與解釋見(jiàn)表1�？紤]泄漏過(guò)程的不同流態(tài)，可以分為分子流和粘滯流兩種流態(tài)下進(jìn)行數學(xué)模型建立。

圖2 雙密封結構示意圖

　　1.2、分子流流態(tài)下數學(xué)模型

　　當考慮漏孔泄漏過(guò)程為分子流流態(tài)時(shí)，漏孔的漏率與漏孔兩端壓力差成正比，因此可有如下分析：

2、結語(yǔ)

　　目前對于雙密封結構漏率檢測的候檢時(shí)間確定，穩定漏率的判斷存在較大的困難。本文主要通過(guò)對典型雙密封結構進(jìn)行簡(jiǎn)單的模型建立、理論分析和數值仿真，揭示了雙密封結構中各個(gè)因素對漏率穩定時(shí)間影響的規律。實(shí)際應用中可首先初步判斷雙道密封環(huán)節的初始漏率，再利用數值仿真程序對漏率檢測候檢時(shí)間進(jìn)行初步計算和判斷，以此來(lái)指導時(shí)間的檢漏過(guò)程，提高檢漏數據的準確度，并在指導雙密封結構系統的設計和泄漏安全評估方面具有重要意義。