为提升机械密封的密封性能和使用寿命,防止密封失效,通常会为其配备辅助系统,而系统中使密封液循环流动的关键部件是泵效环,本文以四川日机密封件股份有限公司某型号螺旋式泵效环为研究对象,在建立几何模型和物理模型的基础上,运用Fluent对其内部流场进行数值模拟分析,研究泵效环的压力分布和速度分布规律,并就泵效环的结构参数和工况参数对其泵送性能的影响规律进行研究,揭示出螺旋式泵效环的工作机理和相关泵送规律,为螺旋式泵效环的设计和研究提供一定的理论指导和支撑。主要结论如下:(1)泵效环内流体膜压力分布沿着螺旋槽螺旋方向逐渐增加,压力梯度分布均匀。(2)流体流速由螺旋槽壁面向螺旋槽中心逐渐减小,流体在螺旋槽中心区域出现明显的漩涡流动,速度达到最低。(3)转速和粘度对泵效环的泵送性能具有明显的影响,过低的转速会导致其泵送能力微弱,一般转速应高于2000r/min,且随着转速和粘度的增加,扬程显著提升。(4)螺纹头数、槽深、螺旋长度对泵送性能都有一定的影响,增加螺纹头数,扬程先增大后减小,在10-12头内达到最大,故螺纹头数在10-12头内取值最佳,优先取值12头;增加槽深和螺旋长度,扬程均增大;但太浅的槽深和太短的螺旋长度都会导致螺旋式泵效环泵送能力微弱,一般槽深应大于2mm,螺旋长度应大于20mm,但随着螺旋长度的增加,压力最低的区域明显增加。因此槽深在3.5-5mm范围内,螺旋长度在40-50mm范围内取值最佳。(5)槽宽、泵效环外径与过渡座内径之间的间隙对泵送性能影响显著,增加槽宽,扬程明显先增加后降低,在槽宽3.5mm时扬程最高,故槽宽在3-4mm内取值最佳,优先取值3.5mm;增加间隙,扬程明显下降;并且过大的间隙会导致螺旋式泵效环的泵送能力变得微弱,通常间隙应小于1mm,但随着间隙的减小,最低压力明显降低。因此间隙在0.1-0.3mm范围内取值最佳。(6)泵效环在不同参数下,扬程都是随流量的增加而降低,但随着转速和粘度的增加,扬程随流量的变化幅度增大;随着螺旋长度的变化,扬程随流量变化很小;随着螺纹头数、槽宽和槽深的增加,扬程随流量的变化趋于平缓;随着间隙减小,扬程随流量的变化增大。