静密封结构在石油、机械、轻工、航天和国防军工等行业应用广泛,对设备的安全运行起着至关重要的作用。本文将探究静密封微观泄漏机理,预测服役设备静密封结构的泄漏率。文章以金属密封面为研究对象,采用试验与数值仿真相结合的方法对单个密封表面的分形特征和形貌分布进行了研究;分析了两密封面的接触行为,从微观层面上揭示了静密封的泄漏机理;基于分形理论从宏观层面研究了不同粗糙度下静密封的泄漏率。文章的主要研究内容有以下几个方面:（1）密封表面的分形特征与形貌分布。基于分形理论分析了密封表面的分形特征,得到不同粗糙度下密封表面的三维轮廓高度的分布图。分析试验数据,并与双变量W-M分形函数得出的结果进行对比,发现两种方法都得出密封表面的轮廓高度呈高斯分布。这表明加工的金属密封表面的形貌分布特征并不是随机的,它遵循分形特征并呈高斯分布。（2）密封表面的微观接触研究。建立了两密封表面微观接触模型,分析了密封表面上微凸体正接触和斜接触的应力分布。通过分析微凸体的变形量,分别得到了泄漏通道截面积、接触系数与应力的变化关系。（3）泄漏通道随微凸体形状和大小变化规律分析。建立了两密封表面微凸体接触的泄漏通道模型,通过模型分析了微凸体泄漏通道截面积、周长随微凸体形状和大小的变化规律,得到了泄漏通道截面积和真实接触面积随压入深度的变化关系。（4）密封界面与泄漏通道中的微流动。建立椭球形和球形两种微凸体模型,研究微凸体形状对密封界面泄漏的流动影响。采用双向流固耦合方法分析了法兰—垫片—螺栓密封结构的微泄漏情况,得到了固壁对流体流动的影响和泄漏通道变形对泄漏量的影响规律。（5）基于分形理论的质量泄漏率与密封等级研究。基于分形理论建立了分形质量泄漏率模型,对比分析了分形泄漏模型和层流泄漏模型在不同粗糙度下的质量泄漏率。比较两种模型下泄漏率的密封等级,发现在相同粗糙度下两种模型的质量泄漏率趋于接近,属于同一密封等级。通过以上研究,分析了静密封微观泄漏机理,并提出了一种求解泄漏率的方法。这有助于深入认识工程中常见粗糙度的金属密封面和密封结构的泄漏率。