随着核电、航空、能源和化工等行业的发展，对高PV值下机械密封的性能和使用寿命提出了越来越高的要求。非接触式机械密封凭借动静压效应在密封端面间形成厚度为微米级别的润滑膜而实现非接触，有效提高了密封润滑性能和使用寿命，成为机械密封的重要发展方向。液膜空化是液膜润滑机械密封中存在的一种流体力学现象，是液膜形成开启力、实现端面非接触的重要原因之一，但是，空化对非接触式液膜润滑机械密封性能的影响机理及液膜内部空化流动问题仍处于探索之中。本文在国家自然科学基金项目(51279067)和航空科学基金项目(201328R3001)的资助下，以液膜润滑螺旋槽机械密封为研究对象，从理论分析、数值计算和实验研究等三方面入手，分析了液膜润滑机械密封空化机理、发展过程和对密封性能的影响规律，主要研究工作及取得的结论如下:　　1、基于空化类型和空化模型的介绍，从低压场和气核理论等角度去认识空化现象的本质，从宏观和微观的角度详细阐述了机械密封产生空化的机理，分析认为机械密封液膜的空化现象主要是水动力空化，属于间隙空化和局部空化，造成液膜低压场的原因主要是狭小间隙、表面微加工槽型和表面粗糙度。　　2、通过对比相关文献和数值计算得到的液膜厚度、空化区域和摩擦扭矩等性能数据，验证了本文所选用的空化模型在液膜润滑动压型机械密封性能分析中的适用性。通过MSTS-Ⅳ机械密封试验得到摩擦扭矩，对比试验差值和模拟差值，表明考虑空化模型的摩擦扭矩更接近试验结果。　　3、基于上述空化模型，分析了转速、压力和气核含量对空化效应的影响以及空化效应对液膜压力、开启力、液膜刚度、泄漏量和摩擦扭矩等密封性能的影响规律，得到了空化效应对密封性能的影响规律。　　4、综合考虑摩擦副端面的微尺度液膜黏温关系和空化效应，基于流体动压润滑理论和空化模型，分析了润滑介质的黏温效应和空化效应对液膜的动压润滑失效产生的影响。得到了由液膜厚度和转速引起的温升和空化区域分布情况以及开启力随转速和液膜厚度的变化规律，揭示了空化效应和热效应引起的动压润滑失效机制。