本文使用精确度较高的JFO空化模型,通过求解雷诺方程的边界条件和数值解,建立了液膜压力分布模型,研究了涨圈不同端面形貌对润滑状态和泄漏量的影响:端面锥度的存在会增大泄漏量,且正锥度的影响更大。波幅和波数都会造成泄漏,但同时可以提升液膜压力和承载力,因此在保证泄漏量的前提下可适当地提高波幅和波数;当表面粗糙度过大时,将导致产生较大流动压力的难度提升等结论。最后对操作参数进行了研究,结果表明:增大介质的压差会导致润滑条件变得恶劣,从而增大泄漏量;而增大介质的粘度和介质与旋转轴的转速则可以提升液膜的承载能力,有助于润滑的进行,降低泄漏量。

针对航空发动机用接触式机械密封存在泄漏量大、寿命较短等问题,首先采用无限长平面平行槽的惠普尔理论构建上游泵机械密封计算模型,然后仿真计算密封结构参数对液膜刚度及泄漏量等密封性能的影响,最后以泄漏量最小、最大液膜刚度为优化目标,对上游泵送密封结构参数进行优化设计,并通过模拟运转试验验证了优化结构的正确性。