动压密封是解决高温高压SCO2密封的较理想密封形式,但若设计不当,由于高温高压高速会导致密封环过大变形而失效。因此,本文采用数值计算与试验相结合的方法针对SCO2动压密封端面流场和变形展开了系统和深入的研究。针对SCO2典型螺旋槽动压密封结构,建立了考虑粘性耗散的SCO2流体膜准确的数值分析模型。分析了密封端面间SCO2流体的温度分布和压力分布,计算了 SCO2动压密封的密封特性参数,并讨论了不同工况条件下密封性能参数的变化规律。结果表明:开启力与转速和压力正相关;泄漏量和开漏比随转速增大变化幅度较小,受压力影响较大;摩擦功耗随转速增加呈指数型增大,随压力增加出现陡增趋势。泄漏量与膜厚正相关,其余密封性能参数均与膜厚负相关。建立了 SCO2密封环数值分析模型,计算了热边界相关参数,分析了密封环的稳态温度场和端面热变形,讨论了不同转速和介质温度下密封端面轴向热变形的变化规律。结果表明密封环达到热平衡后,静环端面轴向热变形比较均匀,变形锥度小;动环端面轴向热变形差异明显,变形锥度较大。动静环端面轴向热变形均与转速和介质温度正相关,静环端面热变形锥度主要受转速影响,介质温度对动环端面热变形锥度影响较大。基于流场计算得到的SCO2流体膜压力,分析了密封端面的力变形,讨论了不同转速和压力下密封端面轴向力变形的变化规律。结果表明静环端面轴向变形与压力正相关。动环端面轴向变形与压力负相关,随转速增大先减小后增大。在密封端面热变形和力变形分析基础上,分析了热力共同作用下密封端面的轴向变形,并将三种情况下端面轴向变形进行比较。从材料和结构方面提出端面变形调控措施。设计并搭建了高压高转速动压密封试验台,对密封装置展开原理性试验,测得不同操作参数下动压密封端面空气的泄漏量和静环端面温度。两者试验测量值均与数值分析结果变化趋势一致,验证了数值模型的可靠性。通过本文对SCO2动压密封端面流场及变形研究,为SCO2热力系统动压密封结构设计提供指导,同时也为高参数密封端面变形研究奠定一定的基础。