在中微子实验中,液闪的制备是重要的环节,其中离心萃取机的密封因其高线速工况、高清洁度要求成为亟待解决的技术难题。磁性液体密封具有零泄漏、耐高速、无污染、可靠性高和使用寿命长等优点,成为了解决离心萃取机密封问题的重要研究课题。本论文为解决高速磁性液体密封问题,从理论、仿真以及实验等方面进行探索线速度、温度、转矩、压力之间的关系,得到高速磁性液体密封性能。针对高速磁性液体密封所面临的问题,提出有效的解决方案。本论文进行了以下研究:(1)对比多种基载液和表面活性剂的磁性液体,最终选用性价比较高的酯基磁性液体。通过测定酯基磁性液体在不同体积下的质量得到其密度,并通过磁强计测得酯基磁性液体的饱和磁化强度。采用流变仪测得酯基磁性液体的流变学性能,得到剪切速率对磁性液体黏度变化影响较小,温度对其变化影响较大。(2)搭建了平面密封实验台,通过理论与实验结合,探索了磁性液体密封机理和失效机理。得出磁性液体密封性能受间隙大小、磁液体积量、级数影响,实验观察到密封失效分为两个阶段,分别是微泄漏阶段和液膜破裂阶段。(3)为进行高速工况下密封探索,设计了高速磁性液体密封实验装置。采用ANSYS对极靴的齿形、间隙、齿高、齿宽等进行了仿真,综合考虑机械加工和耐压能力,最终设计了极靴形状。针对高速旋转下的发热问题,设计了极靴冷却通路,并提出轴芯冷却。(4)采用有限元对密封装置进行了磁场和温度场仿真。通过磁感应强度云图以及磁力线分布图可以看出密封结构设计较为合理,并得出密封件的理论耐压。通过温度场仿真得到了在高速工况下的温度分布情况。将轴芯冷却和极靴冷却纳入仿真,可以观察到系统温度显著下降。(5)创建了高速磁性液体密封实验台,进行了耐压实验与温度影响实验的研究。实验验证了仿真的合理性,并得出温度、压力、转矩和线速度的联系。实验得到温度和离心力对密封耐压影响较大,加冷却可以有效降低磁性液体温度,提高密封承压能力。图76幅,表19个,参考文献103篇。