能源是发展的动力,能源效率的提升一直是发展过程中的关键问题,S-CO2布雷顿循环作为近年来研究较为火热的能量转换系统,以S-CO2为工质进行发电,拥有较高的循环效率。在循环系统中,轴端密封是最重要的动力部件之一,对循环效率具有重要影响。由于介质为超临界态,密封端面间存在跨临界区,介质物性的变化对端面压力存在影响,同时密封运行在高温、高压、高转速的工况下,密封环在力、热载荷的作用下容易发生力变形和热变形,也会对密封性能造成影响。为了更好地了解S-CO2干气密封的运行状态,在考虑介质超临界特性的基础上探究力、热变形对干气密封性能的影响规律。考虑到S-CO2介质物性会随工况的改变而改变的特点,推导了变粘度变密度的雷诺方程和能量方程,建立适用于S-CO2的干气密封流体润滑模型;采用有限差分法离散和求解了控制方程;对比分析了空气、实际CO2和理想CO2三种介质在相同工况下压力分布以及密封性能的差异并着重分析了惯性效应对S-CO2干气密封的影响;采用Matlab和Ansys联合求解的方法,分析了密封环力变形、热变形以及耦合变形对干气密封性能的影响。结果表明:介质物性的变化对端面压力分布具有重要影响,密度越大,径向平均压力峰值越大,峰值出现的地方越靠近外径,周向平均压力越大,峰值出现的地方越远离槽根;S-CO2干气密封由于端面间存在跨临界区,在超临界态和非临界态的两态分界线处由于物理性质的改变,会导致严重的压力波动;惯性效应对S-CO2干气密封压力分布及密封性能具有重要影响,当压差较小时,考虑惯性效应的端面平均压力比不考虑惯性效应的低,当压差较大时则相反,考虑惯性效应的压力谷值相比于不考虑惯性效应的在周向上沿旋转方向的反方向偏移;在力变形和热变形的作用下,端面均呈收敛型锥度,热变形的变形量约为力变形的4倍;在力变形、热变形及耦合变三种变形情况下,耦合变形的密封稳态性能参数均比其他两种变形情况的小,可见力、热变形的作用在一定程度上能够相互抵消。