机械密封广泛应用于泵、压缩机和搅拌器等旋转设备。传统的接触式机械密封磨损严重、寿命较短，发展流体润滑的非接触式机械密封是保证设备长时间连续运转的迫切要求。

　　非接触式机械密封中的热流体动力效应包括密封环端面受热变形后引起的热楔效应和端面上动压槽引起的动力楔效应。研究非接触式机械密封中的热流体动力效应，探明摩擦热和热变形等因素对端面液膜特性的影响规律，对非接触式机械密封的密封机理研究及热流体动力效应的应用研究具有重要的理论价值和实践意义。

　　由动量守恒方程和质量守恒方程推导了适用于平端面机械密封中液膜流动特性分析的控制方程。针对平端面机械密封和螺旋槽机械密封，根据控制方程和Muijderman窄槽理论推导了径向平行间隙和楔形间隙内液膜的径向压力分布方程以及液膜承载力、泄漏率和摩擦扭矩等液膜特性参数的计算公式。编制了求解Reynolds方程的有限元程序，获得了螺旋槽机械密封端面间液膜的二维压力分布规律。液膜特性的研究结果表明，解析法求解平端面机械密封液膜特性的精度较高;对于螺旋槽机械密封，解析法的计算效率较高，但计算精度低于数值法。液膜几何参数、介质压力和粘度对平端面机械密封液膜特性的影响较为显著;槽形几何参数中的螺旋角、槽深、槽宽和槽长对螺旋槽机械密封的液膜特性的影响均比较显著。由于螺旋槽的动压效应，螺旋槽机械密封的液膜承载力比平端面机械密封大。对于平端面机械密封，平行间隙中的液膜承载力小于收敛间隙而大于扩散间隙，平行间隙的泄漏率最小;对于螺旋槽机械密封，端面变形后液膜的承载力减小。

　　对于低压机械密封，由介质压力和液膜压力引起的力变形较小，而由液膜摩擦热引起的热变形较大。根据数值计算结果，提出了基于人工神经网络的机械密封端面热变形的预摘要 II测方法，研究了液膜的摩擦热与端面热变形的相互作用规律，得到了动环转速、液膜厚度和端面夹角之间的关系。平端面机械密封中液膜摩擦热的分布和热变形规律均较为明显，其密封环端面构成收敛间隙，端面夹角随转速的增大而增大;螺旋槽机械密封中液膜的热流密度分布及热变形规律均比较复杂。

　　运用液膜特性参数的计算方法、液膜的摩擦热与粘度的计算方法和热变形的预测方法对密封环和液膜的相互作用进行了耦合分析，确定了端面间的间隙形式及对应的液膜承载力和泄漏率等参数。研究了机械密封的参数控制方法，可根据给定的闭合力值预测泄漏率值，亦可由泄漏率值求得施加的闭合力值，为机械密封的可控性研究提供了参考。

　　提出了基于热流体动力效应的机械密封优化设计方法。依据平行间隙泄漏率小的研究结果，提出了通过端面内径处预加工扩散楔来控制机械密封泄漏率的思想。对平端面机械密封的预加工扩散楔的几何参数进行优化，结果表明，在同样的闭合力条件下，优化后的机械密封液膜厚度减小，泄漏率减小。采用复合形法对螺旋槽机械密封的预加工扩散楔及螺旋槽的几何参数进行优化，优化后的螺旋槽深度由槽底处沿径向逐渐增加，保证了螺旋槽具有足够的动压效应;端面变形后坝区内径处形成的平行间隙则有效减小了泄漏率。

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