随着高速透平机械、高温气冷堆氮气主风机等在实际中日益向大尺寸、高参数方向的发展,使的流体介质与转轴之间的流固耦合作用越来越显著,已经严重危害到转子系统的稳定性和动力学特性。尤其特种装备制造业的发展,对压缩机机组的运行精度要求较高,为确保密封或装置稳定性、可靠性和持久性,还必须研究实际工况下的大系统。以干气密封作为机封的压缩机中,叶轮转子的气动力和轴承油膜力对干气密封系统自身的振动会有很大的影响。干气密封机组可以经受一定设计许可范围内的震动,但是长时间的震动过高引起的疲劳损伤以及喘振不能忽视,会造成密封件的磨损和损坏,严重的会使干气密封失效,压缩机不能正常运转,急待我们解决。本课题着眼于转子、轴承、干气密封大系统的稳定性问题,对干气密封的实际工程运用具有重大意义。尽管在干气密封动力学方面已进行了不少研究,但关于干气密封应用大系统下的非线性动力学方面的理论研究和实验研究并不多,相信大系统的探索分析将是以后干气密封动力学研究的一个难点和方向。由于密封压力的雷诺方程、气膜推力、气膜的涡动以及密封环的振动都是非线性的。加上干气密封系统非线性动力学研究中计算公式的简化,经验公式的选取还不统一,许多复杂的动力学行为还没有足够的理论来支撑解释,以致不能够满足现代机组装备设计的要求。以转子、轴承、干气密封系统组成的动力学系统为研究对象,建立转子—轴承—干气密封系统振动力学模型以及双自由度系统振动方程。通过PH线性化方法对非线性雷诺方程进行无量纲化处理,可以得到其一级近似PH线性雷诺方程。再应用变分法对其方程作变分运算,得到了轴向微扰下气膜反作用力的增量,引入复函数对稳态边值条件下的方程进行化简。随后得到干气密封螺旋槽润滑气膜轴向、角向刚度和阻尼的解析表达式。依据转子—轴承—干气密封系统非线性系统振动模型,运用MATLAB仿真软件中的Runge-Kutta来求解双自由度振动方程,寻求稳定区域并优化槽形参数,以指导工程的优化设计。还对螺旋槽干气密封静环振动与阻尼进行了测试,选用两种不同槽深的螺旋槽干气密封,对其静环进行测试,并将测得数据进行处理和分析,探寻不同结构和不同工况下静环振动与阻尼的变化规律,对干气密封槽形结构参数优化提供指导。