在液态烃泵、低温液氧泵和航天火箭发动机等设备中机械密封常用于密封低温及液态易汽化的介质。此时,机械密封端面润滑状况较差,长时间的干摩擦、半摩擦状态使密封端面产生大量的摩擦热,导致机械密封端面温度升高。随着密封端面的温度升高,端面液膜容易发生相变,导致密封工作不稳定,易发生安全事故。本文针对此种情况下动压非接触式和普通平面机械密封开展理论分析和试验研究并总结两种密封结构进行对比。本文以非接触式动压机械密封中动环、静环和液膜三者为研究对象,应用FLUENT软件中两相流和蒸发冷凝方法,建立了流场和传热分析的三维数值分析模型,求解了液膜的压力分布、剪切力分布、速度分布、温度场分布、端面液膜各相体积分率分布和液膜的汽化半径。同时,论文采用ANSYS软件也对接触式机械密封模型进行分析,得到了端面的压力场、温度场和相变半径。对比分析了两种不同类型机械密封的性能。针对非接触式动压机械密封,分析了密封动压结构参数(槽深、槽数、槽宽比等)和工况参数(转速、压差、被密封介质温度等)对密封性能参数的影响,尤其是对端面液膜的温度场和汽化半径的影响,为优化低温及液态易汽化介质端面结构设计提供依据。设计制造了非接触动压机械密封试验台和试验密封,测量不同工况下密封端面泄漏量和静环不同位置处的温升,将机械密封在不同实验工况下的实验结果与理论计算值进行比较,验证理论分析的正确性。本文的分析结果对低温及液态易汽化介质端面密封的结构设计、操作使用和优化提供了参考,为今后此类密封介质机械密封的研究奠定了基础。