密封装置在机械零部件中虽不起眼，但在机械装置的运行过程中却有着举足轻重的作用，稍有不慎便酿成重大事故，事例不胜枚举，特别是在石油化工行业以及航空航天工业中，机械装置在高温、高压、高速等条件下运行，工作环境较为恶劣。当工作介质为液化气体或高压剧毒、腐蚀性、可燃性液体时，一旦密封不严将会导致泄漏，甚至引发火灾、爆炸乃至人身伤亡等重大事件。因此，密封装置被广泛应用于高参数的工作环境中，对机械装置的安全运行起到了至关重要的作用。目前，国内石油化工行业普遍使用离心式压缩机来输送各类工艺液体、气体，这些液体、气体大多具有易燃、易爆、有毒的特性，为了防止或限制这些工艺液体、气体沿压缩机旋转轴端部泄露到大气中，须采用各种有效的轴端密封装置。近年来，随着密封技术的不断发展和完善，出现了一种称之为上游泵送机械密封的新型轴封，这种密封采用液体作为密封介质，是一种非接触式新型轴端密封。相对于传统的接触式机械密封，这类密封具有以下优点：运行无磨损，功耗小；泄漏量小，可实现零泄漏或者零逸出，越来越多的泵、压缩机、膨胀机和液体透平机等旋转机械采用了此类密封。　　本文以上游泵送机械密封为研究对象，对动静环间的液膜流场进行了研究，通过数学计算及实验研究两种方法来研究上游泵送机械密封液膜流场的性能。并通过对液膜刚度的计算来展示说明不同的几何参数及工况条件对密封性能产生的影响，目的是找到最佳槽型集合参数。　　从N-S方程出发，基于针对上游泵送机械密封端面流场的基本假设，推导了螺旋槽内流动场的非线性雷诺方程。应用近似 PH线性化方法，将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程，再引入复函数将线性偏微分方程又变为两个线性实常数微分方程组，并采用小参数迭代法进行求解，近似求得了螺旋槽内液膜流场动压分布的解析解。继而可求出液体流速分布及泄漏量的大小。　　利用多目标优化方法构建了液膜刚度与泄漏量之比的协调函数，并对该目标函数通过软件Maple进行实例近似求解，获得了最佳的螺旋槽几何参数值。并通过搭建相应的实验台来进行实验验证，完成了液体端面密封实验台的测试系统的总体方案设计、测试系统的硬件配置。测试了泄漏量和液膜轴向刚度，给出了液体端面密封实验的测试结果，并与理论计算近似值比较，进行误差分析。实验测出数值与计算结果较为吻合，表明本文所建立的上游泵送机械密封端面间气体流动过程力学和数学模型是正确的，所编制的近似计算程序是可行的。　　并且，本文求出的刚漏比协调函数是一无量纲式，具有普遍适用性。利用该式可获得在不同工艺操作条件下的最佳螺旋槽几何参数值，为干气密封工程优化设计提供了可靠的理论依据。