迷宫密封以微小的复杂结构间隙确保气体泄漏量得到有效的控制,能够适应多变复杂及高参数等工况。因其具有良好的密封特性,迷宫密封常作为干气密封的前置、级间或后置密封结构,共同使整个机械设备良好稳定地运转工作。由于迷宫密封的泄漏不可避免,转子涡动,以及其流场压力、温度等分布不均,会引起干气密封腔体内压力波动、密封端面气膜不稳定、气流激振、转子与密封齿变形和摩擦碰撞等问题。为更好地了解迷宫密封的结构影响与动态流场特性,本文以某化工厂压缩机干气密封中的级间迷宫密封作为研究对象。第一步,采用Fluent软件求解考虑气体压缩性和粘温效应的三维稳态模型N-S方程,分析齿形参数和工况参数对泄漏特性的影响,并对原结构进行优化;第二步,采用滑移网格和界面交互技术,对同时考虑转子涡动公转和自转的非稳态流场进行模拟,研究不同偏心、预旋、涡动转速时整个非稳态流场的分布规律,以及转子所受气体力;第三步,使用Fluent和Workbench对密封环和转轴的力变形、热变形进行模拟研究。通过分析表明,本文模型存在与间隙无关的最佳密封腔深宽为0.2左右和最佳后倾角值约20°,定长度时最佳腔数出现在最佳深宽比值附近;定压差时泄漏量随着压力的增加呈指数函数递增,而随入口温度的增加急剧减低,考虑粘温效应时的泄漏量略小;非稳态流场各物理量随时间和位置的不同呈周期性变化,涡动公转会增加湍流强度,压强气体力主要在径向和切向上,而粘性气体力主要在沿轴向上,适当的预旋可以增加转子的稳定性;密封环和转轴的热变形远大于力变形,压差有助于减小耦合总变形而偏心和温差却相反,并且偏心耦合变形对间隙的影响相对较小而温差影响却很大,转轴最大变形出现在间隙最小侧的入口处,而密封环出现在间隙最小侧第一个齿尖处。