近年来，大容量、高参数超临界和超超临界汽轮发电机组逐渐成为电力工业发展的主流。随着机组容量增大和进汽参数的提高，密封内流体激振力对转子振动的影响越来越明显，直接关系到设备的安全与可靠运行。流体激振问题成为目前发展高参数、大容量超临界和超超临界汽轮发电机组中遇到瓶颈问题之一。开展密封增效减振的理论和试验研究，具有重要的理论意义和工程应用价值。　　 本文应用CFD方法对密封流场建模，分析了转速、偏心率和进出口压力等因素对密封流体激振力的影响。通过作功量分析，研究了密封流体激振力对转子稳定性影响，表明切向激振力会促使转子涡动。为了研究密封激振力产生的机理，本文对密封内流体速度场和压力场进行了详细分析，表明流体流入密封时，由于转子转动会形成螺旋形流动，造成密封腔内的不均匀压力分布和压力高点偏移间隙最小点的现象，从而产生一个与转子偏心方向垂直的切向激振力。本文还采用旋转坐标系方法研究了密封流体激振力作用下密封的动力特性及其影响因素。　　 传统CFD密封流场参数计算都是对密封结构进行整体建模求解，计算时间随着密封齿数的增多而增大。本文提出将CFD和控制体模型相结合的思想，建立密封流场参数传递分析模型。该模型针对实际密封中重复结构较多的特点，将多级密封分解为多个单元体串联的结构。通过CFD计算单元体细节流场，通过控制体集总参数思路简化单元体进出口参数，通过RBF神经网络算法建立单元体参数映射，通过流动连续性条件建立单元体传递关系。实际计算表明，传递分析模型与CFD计算结果接近。对于具有相似结构的多级密封来说，由于不需要进行重复建模，计算量相对于CFD整体建模显著减小，可用来计算齿数较多的实际机组密封流场。　　 减小密封切向激振力是提高密封稳定性的关键。在此基础上，本文借鉴可倾轴承的思路，提出了一种“瓦块可倾”的新型密封型式。建立了可倾式密封流固耦合计算模型，采用CFX动网格方法实现可倾密封流固耦合计算，研究了可倾密封的减振机理。通过流固耦合计算分析了转速、偏心率、入口压力等因素对可倾密封的泄漏特性和流体激振特性的影响，并将计算结果与传统固定式密封进行对比。计算结果表明，两种密封的泄漏特性相当。可倾密封的流体激振力要小于固定密封，在转速较高、压比较大、偏心率较大的条件下，这一差别更加明显。　　 传统密封动力特性试验识别方法存在气流力影响小、垂直水平振动耦合考虑不足、忽视气缸偏摆影响和非同频激励容易引入识别误差等缺陷。在此基础上，本文提出基于不平衡同频激励的密封动力特性改进试验识别模型。通过气缸弹性悬挂支撑放大流体激振力影响。通过对气缸多点激振识别气缸-密封系统阻抗特性，构建气流力等效识别模型，考虑垂直水平振动耦合和气缸偏摆的影响。通过转子不平衡提供同频的气流激励力，调整转子不平衡量得到多组不平衡工况下的数据，构建4个独立方程求解密封动力特性系数。　　 本文搭建了多功能密封试验台，研究了转速、进出口压力、偏心率和转子不平衡量等因素对密封动力特性的影响，研究了密封流体激振力对转子临界转速附近振动以及转子-轴承系统油膜失稳的影响。结果表明，密封流体激振力会导致转子-轴承系统油膜失稳故障提前发生，并能加剧油膜失稳的程度。试验比较了可倾式密封和固定式密封在不同条件下静态和动态特性。结果表明两种密封在不同转速，不同进出口压比下，泄漏特性相当，可倾密封流体激振力比固定式密封要小。在高转速、高入口压力条件下，可倾密封交叉刚度较固定密封小，而阻尼较固定密封大，说明可倾密封动力特性要优于固定式密封。本文采用气流力对气缸的作功量来比较两种密封件能。相同条件下，可倾密封输入给气缸的能量小，更不易引起失稳。气缸阻尼特性试验表明，安装可倾密封的气缸受到脉冲激励后的振动衰减快，可倾密封的稳定性比传统固定式密封更高。