随着航天技术的飞速发展，人类对空间探索和利用的愿望越来越强烈。密封技术的水平制约着航天器运行的可靠性、对环境的适应性以及工作寿命，因此密封结构是航天器技术发展急需解决的关键技术问题。本文以航天器中常见的接触式密封结构为研究目标，基于分形理论、接触理论和流体动力学理论，对航天器接触式密封结构的界面建模与泄漏机理展开研究。具体研究内容包括如下几点：
　　（1）基于分形理论的密封表面形貌表征研究。根据分形理论，引入分形表面的轮廓函数表征形式和统计参数表征形式，分析分形轮廓函数参数的计算方法及计算精度，接着通过试验验证了分形轮廓函数表征真实表面形貌的可行性。根据分形理论的自相似性，在分形轮廓函数表征的分形表面中引入基准面，将复杂的分形表面分割成若干独立的微凸体和凹孔，提出可用于解析分析的分形表面离散模型，为后续密封表面接触模型和密封界面流动模型的研究奠定基础。
　　（2）密封表面接触过程研究。根据G-T等效理论，推导基于分形表面离散模型的接触等效模型，将双粗糙表面接触问题等效为单粗糙表面与刚性平面的接触问题。讨论微凸体与刚性平面的接触过程，考虑微凸体弹性形变、弹塑性形变和塑性形变不同形变状态下，接触力和接触面积的差异对表面接触过程的影响，建立了微凸体形变状态判别函数，对判别函数求解得到微凸体形变状态区间。根据微凸体接触模型及其形变状态区间，建立了密封表面接触模型，通过此模型，分析了表面形貌参数和材料参数等因素对接触力及实际接触面积的影响。
　　（3）密封界面流动过程研究。基于分形表面离散模型，推导了密封界面分形维数、最大毛细管直径和迂曲度的计算方法，利用以上参数表征了接触过程中密封界面的内部结构特征。根据密封界面内部结构特征，建立了液体在密封界面内压力驱动下的流动模型和无压力驱动的流动模型，通过此模型，分析了接触面距离、表面形貌等因素对液体在密封界面内流动过程的影响。
　　（4）航天器接触式面密封结构泄漏率预估模型研究。将密封表面接触模型和密封界面流动模型相结合，建立了面密封结构泄漏率预估模型。通过此模型，分析了压紧力、表面形貌、材料属性、内外压力差和接触面尺寸等因素对面密封结构泄漏率的影响。
　　（5）航天器接触式面密封结构泄漏机理试验研究。搭建了面密封结构泄漏率测量试验系统，可在一定范围内调整液体压力差、压紧力和接触面尺寸。利用该试验系统，开展了单因素对比分析试验，该试验验证了模型的正确性，同时表明该模型适用于具有分形特性的金属面密封结构的泄漏率预估。
　　论文通过理论分析、数值仿真、试验验证等研究手段，对接触式密封结构界面建模和泄漏机理展开深入研究，得到了丰富的理论成果和试验数据，为航天器接触式密封装置的设计提供理论支撑，具有重要的理论意义和工程价值。