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机械密封（又称端面密封）作为动密封中应用最广泛的类型，是流体机械中不可缺少的零部件，尤其是在石油化工装置的机泵中应用最普遍。激光加工端面微孔机械密封（LST-MS）是一种典型的动压非接触式密封，其密封端面上采用激光加工出大量微孔，使LST-MS端面处于混合、甚至液体摩擦状态。在保证机械密封密封性能的情况下，优化微孔端面间的动力润滑性能，对减小能耗，延长机械密封的使用寿命有重要意义。本文应用计算流体力学软件FLUENT，基于Navier-Stokes方程，建立单一椭圆型微孔端面不可压缩牛顿流体的三维CFD动力润滑模型，分析微孔参数、Re以及端面间隙对密封端面的动力润滑性能（液膜承载力、密封端面摩擦力、摩擦系数）的影响。本研究主要内容包括： ⑴对于多孔端面机械密封进行简单介绍，并概述国内外对多孔端面机械密封的理论与实验研究;在端面间动力润滑理论的基础上，根据公式推导和文献查阅确定椭圆微孔端面间流体状态参数，并得出影响端面动力润滑性能的主要参数有，微孔面密度Sp、微孔深度H*、椭圆微孔长宽比γ、微孔倾斜角度α、微孔截面形状、端面间隙以及雷诺数Re;将机械密封端面液膜的承载力、摩擦力、摩擦系数、液膜刚度作为衡量机械密封动力润滑性能好坏的一个标准。 ⑵通过CFD软件FLUENT对椭圆微孔机械密封端面间的润滑状况进行数值模拟，分析一定的雷诺数下，无量纲的几何参数值（微孔深度、微孔倾斜角、微孔长宽比、微孔面密度）的变化对密封端面间动力润滑状况的影响以及其相互间的作用，结果表明:当椭圆倾斜角α=0°，椭圆长宽比γ=2，面密度Sp=25.12％，雷诺数为100时，微孔存在深度极值且H*=0.5，微孔存在倾斜角度极值α=45°，此时液膜承载力有最大值，摩擦系数有最小值，其端面间液体动力润滑性能达到极大值;当椭圆微孔的其它参数一定时，增大微孔的面密度或者微孔的γ值，将有利于提高端面动力润滑性能;微孔深度极值不受微孔面密度的影响，微孔长宽比、微孔倾斜角将对微孔的深度极值有影响;微孔倾斜角极值是一个独立参量并不受其他参数影响，且当其它三个参数一定时微孔倾斜角度极值为45°。 ⑶通过CFD软件FLUENT的数值模拟，分析在一定雷诺数下，微孔的底面形状参数（柱形底面、圆台形底面、锥形底面）对密封端面间的动力润滑状况的影响，以及其他几何参数与微孔底面形状参数的相互影响;分析其他参数一定的情况下雷诺数对其端面动力润滑性能的影响，表明结果:当其它参数一定的情况下，微孔不同底面形状对端面动力润滑性能的影响与微孔深度和长宽比相关，当微孔深度较小时，柱形底面形状占优，当微孔深度较大时锥形底面最好，圆台形底面形状居中;当Re=100、Sp=25.12％、γ=2、H*=1.6、1.5＜γ＜2时，圆台底面形状的微孔端面动力润滑性能最好，γ＞2时柱形底面形状的微孔端面动力润滑性能最好;各底面形状都在45°取得了极值，且各倾斜角度下，圆台形相比于其它底面形状保持了较好的动力润滑性能;当γ=2、Sp=25.12％、α=0°、1≤Re＜100时，增大雷诺数将有助于提高微孔端面的动力润滑性能，但是当100≤Re时，随着雷诺数的增加，端面摩擦力将会迅速变大，所以Re不宜过大。 ⑷在数值模拟的基础上，分析密封端面间隙的变化对其端面动力润滑状况的影响;分析间隙与承载力之间的关系，用多项式函数对其拟合，并对于一定间隙的液膜刚度进行求解，结果表明:当H*=1、α=45°、γ=2、b*=0.2、Re=100时，椭圆微孔端面间液膜的动力润滑性能有一定的稳定性，较大端面间隙的端面液膜稳定性较差。当端面间隙c*在2-2.2之间时，承载力与端面间隙之间为二次多项式关系，且液膜刚度为正值。