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可控膜液体静压密封作为经典的密封结构被应用于重要场合，例如核电站主泵密封。该密封结构是在密封端面上设计成特殊的几何形状，利用外部引入的清洁压力流体在密封面之间建立一层静压流体膜，静压流体膜能够对摩擦副提供充分的润滑和冷却，使密封能在相应的转速与压力下稳定运行。这种结构密封端面流体膜刚度大，工作性能稳定，在工程实际应用中有着十分重要的地位。但是少有文献报道关于这种密封流场特性的研究。
为此，在综合国内外的大量文献资料的基础上，本文着重从计算流体力学CFD角度从完整的流体力学控制方程出发，基于有限体积法，采用正版著名流体软件fluent对可控膜液体静压密封的流场进行建模，划分网格，解决了微尺度和宏观尺度相结合而导致的网格划分的难点，并求解模拟得到了液膜的流场。使用实际工程中该密封结构所应用的几何参数与操作参数，进行模拟数值计算，得到反应流场特点的压力与速度矢量分布特点。从密封端面结构参数和操作参数入手，分析了参数变化对密封性能的影响，得到的结论能够指导设计。通过无量纲量分析得到了结构参数的最优取值范围。采用正交优化设计方法，对密封环端面几何参数进行优化设计，得到了密封端面不同几何参数间的最优组合，针对最优组合进行的数值模拟证实能够提升密封性能。分别使用正交法优化设计得到的几何参数和工程应用中的几何参数进行建模计算，在计算结果的比较中，证实使用正交方法对密封端面几何参数进行优化设计的合理性。