基于逾渗理论,求解了密封界面不同网格层数下的逾渗阈值;分析了两粗糙表面的接触状态;根据W-M函数及其变式,通过MATLAB软件模拟,获得了不同表面形貌下接触式机械密封界面的孔隙率和密封间隙高度比。研究结果表明,两表面的形貌参数相同或相近时,侧接触特征明显,两表面的形貌参数相差越大,越接近于粗糙面与平面的接触;基于密封界面侧接触的初始孔隙率数值表达式与MATLAB模拟结果一致,验证了侧接触的正确性。本文研究为揭示机械密封界面泄漏机理和完善接触力学分析提供了新思路。

在获取Lee相变传质方程中最优传质系数的基础上,研究了螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深等槽型结构参数对液膜机械密封汽化特性(平均汽相体积分数表征)的影响规律,并基于均匀试验设计方法和响应面法探明了槽型结构参数之间的交互作用。最后以槽型结构参数为设计变量,以平均汽相体积分数为优化目标,采用遗传算法获得了结构参数的最优解范围。研究表明:平均汽相体积分数随着螺旋角、槽堰比、槽深的增大而增大,随着槽径比的增大先增加再减小;槽堰比和槽深交互影响极其显著,螺旋角和槽深交互影响较为显著;螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深分别在25.0°~28.0°、0.10~0.30、0.10~0.25和4.0~6.0μm时,可以获得较优的平均汽相体积分数值。

参数化建模是上游泵送机械密封型槽结构设计和优化的有效保障。本文通过对型槽结构的分析提出了一种新型螺旋线与圆弧组合的上游泵送机械密封端面型槽结构，并基于CAD/AutoLISP开发了参数化建模设计软件程序。程序能够实现与GAMBIT/FLUENT等分析软件的快速对接，提高上游泵送机械密封端面型槽结构优化的效率，其方便功能扩展的程序开放性，也为上游泵送机械密封其他新型组合型槽的开发提供了技术支持。

研究包括端面摩擦特性和密封特性（泄漏指标）的接触式机械密封基本性能,有利于延长机械密封的使用寿命,减少因泄漏带来的损失。通过对前人在机械密封端面摩擦特性及泄漏特性方面的研究成果包括摩擦特性参数、表面形貌的影响及其表征、端面材料配对、泄漏通道模型及界面流体流动特性的综述,分析了现有研究存在的不足,指出了机械密封基本性能研究的后续方向：全面考察机械密封的摩擦及泄漏特性,优化密封界面泄漏通道模型,建立密封界面流体流动模型。

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。本文通过对非接触式机械密封中深槽和浅槽机械密封的分类讨论，分别从研究现状、端面结构、工作机理、加工方法、应用范围几个方面对深、浅槽非接触式机械密封进行了论述和对比，同时例举这两类密封中具有代表性的圆弧深槽和螺旋浅槽进行了具体分析说明，简要给出了其各自的使用条件及范围，以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解，并对设计和选型有一定的帮助。