人字槽型液膜密封是在密封环端面开设人字形槽的非接触式机械密封;其中,双环带人字槽型密封不仅可实现工艺介质的微泄漏甚至零泄漏,且两条环带又可以保证旋转机械停车状态时密封端面紧密贴合,起到停车密封的作用。对于液膜密封的研究,通常忽略空化效应的影响,且未考虑流场、温度场及变形三者间的双向耦合作用,分析结果与实际状况有较大差别,因此,有必要对人字槽型液膜密封进行进一步研究。首先,本文基于雷诺边界条件的空化模型,建立了双环带人字槽型液膜密封压力分布的数学模型;基于能量守恒方程建立了密封环温度分布以及力热变形的数学模型。采用有限差分法对方程进行离散,并采用逐次超松弛方法进行迭代求解;应用Matlab编程对液膜密封流场参数、密封环的温度分布以及力热变形进行计算,并与Fluent和Ansys Workbench模拟计算结果进行对比分析。然后,应用Matlab编程实现动环、静环和液膜之间的流-热-固双向耦合,求解稳态时表征密封性能的重要参数:液膜刚度、泄漏量、环温度分布和总变形锥度等,并研究端面结构参数对密封性能的影响,对密封端面结构进行了优化。最后,应用Matlab中GUI开发密封性能分析软件,可以实现对多种槽型(包括:螺旋槽内开槽、螺旋槽外开槽以及人字槽等)的液膜密封进行流-热-固双向耦合分析,为从事机械密封的设计人员提供一个实用的分析工具。通过对密封间隙流场的计算发现,高压区出现在人字槽型岔口处,低压区出现在外径侧槽根处和内径侧槽根处;当转速增大到临界值时液膜会发生空化现象,空化区域具有扩展性;定膜厚与变膜厚两种计算方式下得到的泄漏量、摩擦转矩及液膜刚度有差距,故应根据工况参数合理选择计算方式。通过对温度场和变形的研究发现,环温度伴随转速增大而增大;热变形在总变形中占主导地位;力变形锥度方向与热变形锥度方向相反,力变形会抵消部分热变形。本文计算条件下,台槽比取1~1.5,螺旋角取22o~26o,槽深取20?m~35?m,槽数取36~48时双环带人字槽型液膜密封性能较好。