螺旋槽液膜非接触式机械密封(简称液膜密封,又称上游泵送机械密封)具有磨损小、寿命长、能耗低、工作状态稳定及适应性强等优点,可以达到零泄漏甚至零逸出,已经广泛应用于石油化工的泵、压缩机等旋转流体机械中。实际应用中,不可避免地会出现密封失效,严重时可造成重大人员伤亡。造成失效的原因很多,有端面温升过高导致的液体汽化,也可能是端面变形过大导致的摩擦磨损,因此有必要对螺旋槽液膜密封的稳态特性进行研究。本文利用考虑密封端面径向锥度的理论模型,借助有限元程序求解修正的稳态雷诺方程,得到了端面液膜压力分布,计算了开启力、泵送率、稳态液膜刚度系数、摩擦系数等稳态特性参数,分析了液体粘度、膜厚和径向锥度对密封稳态特性参数的影响。其次,根据能量守恒方程,对密封端面温度计算的简化公式,编制有限元程序计算求解了密封端面的温升分布,并考虑了粘度和温度的耦合关系,分析了该耦合关系对密封端面温升分布的影响。再次,依据筒壳力矩理论求解了密封端面的变形锥度。最后,对粘度、温度、变形和压力分布彼此间的耦合关系进行了整体的计算,得到耦合后的压力分布、温升分布和粘度分布,分析了转速和槽深对稳态特性的影响。稳态分析表明,密封端面径向锥度改变了端面径向压力分布和压力梯度,对其稳态特性产生重要影响。液体粘度随温度的升高而降低的性质,可有效降低密封端面的温度,抑制了端面的过高温升。密封端面产生的锥度变形呈现收敛型,有利于增大流体动压效应。整体耦合计算后,端面温升的变化最为显著。