磁性液体是近代出现的一种新型的功能材料,密封是其最成功的应用。与传统密封如机械密封、迷宫密封相比,磁性液体密封具有寿命长、无泄漏、低黏性摩擦等优点得到各行各业广泛应用。虽然磁性液体在密封气体方面已经得到了成熟的应用,但是磁性液体在密封液体时,由于磁性液体密封界面不稳定性、密封失效机理不明等原因,导致磁性液体在密封液体方面始终未能得到突破。本文为解决磁性液体密封液体介质的难题,从理论方面探讨了磁性液体密封界面不稳定性,通过仿真与实验验证了转轴转速、磁性液体注入量、压强大小等因素对界面不稳定性的影响;提出了一种用于密封液体介质的新型密封结构。新型结构能够实时监测磁性液体密封性能,在发生泄漏前提前发出预警,并根据设定的预警安全量,自动给密封间隙内补偿磁性液体,有效提高磁性液体的密封寿命。本论文针对以上目标,完成以下研究:(1)从理论上探讨磁性液体与被密封液体的相对速度差、是否外加磁场和所加磁场的方向、磁性液体两侧的压力差、磁性液体注入量等因素对磁性液体密封界面不稳定性的影响机制。并通过ANSYS软件对密封结构进行了磁场的有限元仿真,通过CFD仿真模拟上述因素对磁性液体密封界面稳定性影响。(2)对比不同种类的磁性液体,根据被密封液体介质的物理与化学特性,确定实验所用磁性液体基载液、表面活性剂,最终选择机油基的磁性液体。(3)搭建直观观察磁性液体密封界面状态变化的实验台,实验研究磁性液体在不同转速、磁场、压强、磁性液体注射量等条件下密封寿命与界面状态变化过程,并通过增加隔套来降低被密封液体对磁性液体的冲刷作用,多次对比实验表明,增加隔套能有效提高磁性液体密封寿命。(4)根据对磁性液体界面不稳定性的研究,提出了一种新型磁性液体密封液体结构,新密封结构能实时监测密封性能,并能够给密封间隙自动补充磁性液体。通过有限元仿真验证了密封件的理论可行性,实验结果表明,新型磁性液体密封液体结构密封寿命是普通密封件的3倍以上。