液膜润滑特性是影响动压型机械密封性能的关键。由于动压型机械密封间隙内液膜在厚度方向的尺寸极小,获得精确的间隙内流场参数比较困难,目前大量的研究都仅基于间隙内流场的稳态计算结果,往往忽略了端面变形导致的密封结构变化和液膜本身的非定常特性。本文在国家自然科学基金项目(51279067)的资助下,以螺旋槽造型的液体动压型机械密封为研究对象,在前人研究的基础上,进一步完善动压型机械密封多场耦合计算模型和非定常计算分析方法,研究多场耦合作用下密封环的变形规律及考虑端面变形后液膜的瞬态特性,并通过对不同槽型参数进行正交试验,分析各槽型参数对多场耦合作用下机械密封特性的影响规律。具体的研究工作及结论如下:1、提出适用于常规工况下液体动压型机械密封多场耦合计算模型及非定常分析方法,获得了螺旋槽动压型机械密封在不同多场耦合作用下的瞬态特性,该方法也可用于其他类似的微间隙流动非定常耦合研究。2、基于动环-液膜-静环双向流固耦合模型,在考虑密封环力变形的情况下对螺旋槽动压型机械密封间隙液膜进行非定常计算,并对变形后的密封环结构特征和密封间隙内流场特性进行了分析,得到了密封环变形分布和应力应变随时间的变化规律,以及流固耦合作用下液膜瞬态特性和密封性能的变化情况,发现力变形会明显影响液膜压力脉动特性和密封性能。3、对考虑变形前后液膜温度场进行对比与非定常分析,进而提出适用于常规工况的螺旋槽动压型机械密封双向流固热耦合计算模型,分析了双向流固热耦合作用下密封环的应力、应变分布规律,并对不同物理场耦合下的液膜瞬态特性及密封性能参数进行对比,得到了压力场与温度场对机械密封多场耦合非定常特性的影响规律。4、根据提出的机械密封流固热多场耦合计算模型,以密封环最大变形量、压力脉动系数及三个密封性能参数为分析对象,选取槽径比、槽宽比、螺旋角和槽深四个槽型参数进行正交试验,研究不同槽型参数对密封特性的作用大小,得到了各参数对不同对象的影响水平,并总结出了具有较低压力脉动程度和较好密封性能的槽型参数范围。5、对不同参数组合的机械密封进行密封性能试验,通过测量得到的摩擦扭矩与数值计算结果之间的比较分析,验证了本文多场耦合计算方法的合理性和正交试验结果的正确性。