螺旋槽干气密封操作的稳定性和可靠性与其槽型参数息息相关,其动力学特性一直是国内外研究的热点。本文以螺旋槽干气密封为研究对象,建立了轴向振动下气膜-密封环双自由度系统动力学模型,利用Maple程序求解了轴向振动方程,对静环追随动环的动力学特性进行了分析,在此基础上利用特例计算并拟合非线性气膜动态参数,得到了一个非线性受迫振动微分方程,分析了螺旋角对系统稳定性的影响。主要研究内容和结论如下:建立了气膜轴向和角向阻尼系数的计算模型,利用Maple程序求解阻尼系数的近似表达式,通过动态稳定性分析,获得不同介质压力和转速下的槽型参数。分析结果表明:随着介质压力和转速的增大,气膜阻尼系数增大,得到稳定性最佳的螺旋角数值,且与实验数据基本一致,说明所建立的阻尼系数数学模型正确。建立了轴向振动下气膜-密封环双自由度系统动力学模型,利用Maple程序求解了轴向振动方程,获得了在不同追随性系数下的静环时间历程图。研究结果表明:特例中静环追随动环的临界条件是弹簧刚度为气膜刚度的0.42倍,改变工况不影响其临界条件。但随着结构参数的变化,临界条件发生了改变。可见通过选择合理的追随性系数可以控制气膜的稳定性,为干气密封动态优化设计提供了理论基础。基于非线性振动理论,在特例下计算并拟合非线性气膜动态特性参数,得到了一个非线性受迫振动微分方程。在无外激励情况下,通过求Floquet指数讨论了系统分岔问题,分析了螺旋角对系统稳定性的影响,给出了使干气密封系统稳定的螺旋角范围,并求得在特例下螺旋角α=75°13′26″时系统发生Hopf分岔。这与先前利用龙格-库塔法研究的结果一致,从而验证了该方法的正确性。改变工况讨论系统分岔问题,得到了系统分岔时的螺旋角数值,结果表明其螺旋角数值基本不变,说明改变工况其分岔点位置不变,其结果为干气密封的动态优化设计提供了理论指导。在成都一通密封有限公司的2900r/min密封试验台上对螺旋槽干气密封系统进行了试验研究。完成了气体端面密封试验台的测试系统的总体方案设计、测试系统的硬件配置。测试了泄漏量、功耗和气膜轴向刚度,给出了气体端面密封试验的测试结果,并与理论计算近似值比较,进行误差分析。试验测出数值与计算结果较为吻合。