液体火箭发动机高速涡轮泵轴端机械密封是泵系统重要的功能部件,其防止了发动机燃料和氧化剂的泄漏。然而,受限于液体火箭发动机涡轮泵密封工作是在极端低温高速等工况,其失效机理是十分复杂;因此对此低温、高速、瞬态起动等极端工况下的机械密封进行接触摩擦及磨损机理的研究已成为相关研究的核心方向。本文在针对未来低温推进液体火箭发动机涡轮泵用轴端低温密封系统,拟构建其接触磨损分析模型,开展面向机械密封配副适配选择的低温试验测试,以此揭示此类机械密封的接触磨损机理,研究结果将为高性能、高可靠性的轴端机械密封提供理论基础。论文的具体工作和取得的成果具体如下:首先,构建了考虑固体弹性变形的接触式机械密封静态承载特性求解数值模型。其特色在于模型中考虑了密封副表面接触压力、弹性变形、液膜压力等参数的耦合效应;采用有限元法求解了耦合后的流体动压润滑等方程,得到了完整的压力分布和液膜厚度分布特征。其次,发展了考虑密封副粗糙度和接触弹性变形耦合的密封性能模型,获知了密封在起动运转过程的接触状态及压力分布等演变规律;考虑表面粗糙度的接触机械密封液膜压力及液膜厚度的变化,以此对机械密封的密封性能进行分析。最后,对接触机械密封配副配对材料完成了低温试验测试,得到在常温干摩擦和低温工况下对应的较为优化的密封副配对材料;分析了一组机械密封运行性能实验结果。研究结果对于指导极端工况下高速涡轮泵机械密封的设计具有重要的指导价值。