密封装置普遍存在于工业设备中。在石油、化工、航天航海等工业中,泄漏常常会造成经济损失、能源浪费以及环境污染,当密封介质是有毒气体或有腐蚀性时,泄漏甚至会直接引起重大安全事故,影响人们的人身安全。由于密封不好引起泄漏而导致的事故已经越来越多,造成了重大的经济损失或威胁人身安全。在航空航天结构中,密封技术尤为重要。如何以最小的经济代价,取得最好的密封性能是人们长期追求的目标。本文以某工程应用为研究背景,研究管路连接法兰以及往复活塞运动小型O形圈的气体密封问题,期待为新型号设备中管路的关键密封部件的研发提供理论基础。由于实际加工表面上粗糙度的存在,使得接触表面间总是存在着一系列的间隙。本文首先从微观入手,用计算机模拟实际表面的形貌特征,生成具有高斯分布的粗糙表面。根据平均流动模型基本理论,寻求泄漏率随压强、温度、表面粗糙度纹理方向以及空气粘度、密度的变化。本文用有限元软件对管路连接法兰结构进行分析,得出外界环境的变化对法兰的温度、结构应力、密封面接触应力以及密封圈变形的影响规律,并进一步计算出温度、压强、纹理方向以及螺栓预紧力对法兰密封性能的影响。从而得到结论：(1)改善结构的纹理方向,尽量使纹理的沟槽方向与泄漏率方向垂直,减少泄漏率；(2)合适的螺栓预紧力,在一定程度上可以减小泄漏率；(3)泄漏率随温度升高而减小,随压强增大而增大。为了进一步研究管路的密封性能,我们对微小型O形圈做往复活塞运动的精密密封问题进行了高压动密封试验,并进行数值模拟。试验表明,该O形圈在20MPa压力、0.05Hz频率、1mm幅值的往复活塞运动下,前800次循环内,泄漏率与O形圈在20MPa压力下的静态泄漏率几乎相等,均为2×10-4Pa·m3/s。同时试验发现该设计O形圈的往复运动安全使用寿命约为20小时,之后由于发热膨胀摩擦力不断增加,波形变差,并伴随着严重磨损和划伤产生。