为了研究端面形貌对核主泵机械密封各项性能的影响,本文以核主泵流线槽动压机械密封作为研究对象。利用微元体积法和平均流模型分析建立考虑端面形貌影响下适合流线槽动压机械密封性能分析的雷诺方程数学模型。建立流线槽的几何模型和考虑端面形貌的雷诺方程的数学模型,用有限差分法进行求解和分析,用MATLAB编写计算程序。研究密封端面的表面粗糙度、表面形貌参数、液膜厚度和工况参数对流线槽动压机械密封的开启力、泄漏量、液膜刚度和刚漏比的影响,得出相关变化规律。为深入分析核主泵动压密封端面润滑摩擦提供理论依据。主要结论有:(1)流线槽机械密封的开启力、液膜刚度和刚漏比随液膜厚度的增加而减小,泄漏量随着液膜厚度的增加而变大,虽然泄漏量增加,但泄漏量保持在合理范围内,小于1.2 m~3/h;在液膜厚度小于4μm的区域内,液膜厚度越小,开启力和液膜刚度的变化幅度越大。(2)当液膜膜厚和表面形貌参数为定值时,随着膜厚比的增大流线槽机械密封的开启力、泄漏量、液膜刚度以及刚漏比都逐渐减小,最终趋于稳定;在膜厚比小于4时,随着膜厚比的增加,流线槽机械密封的开启力、泄漏量、液膜刚度和刚漏比减小的幅度很大,由此可见较大的表面粗糙度会对机械密封的性能产生一定的影响;当膜厚比大于5时,无论是密封的开启力、泄漏量、刚度还是刚漏比,其影响规律基本相同,表面粗糙度对流线槽机械密封性能影响很小,可以忽略不计。(3)在膜厚比为定值时,随着转速的增加,开启力、泄漏量、液膜刚度和刚漏比随之变大。随着转速的增加,膜厚比越小(表面粗糙度越大),对开启力、泄漏量、液膜刚度和刚漏比的变化幅度越大,影响越明显。(4)当液膜厚度为定值时,随着膜厚比的增加时,在表面形貌参数γ≥1时,开启力、泄漏量、液膜刚度以及刚漏比都逐渐减小,最终趋于稳定;而表面形貌参数γ<1时,其密封性能参数逐渐增加,最终也趋于稳定。在膜厚比在1~4区域内,流线槽机械密封的开启力、泄漏量、液膜刚度以及刚漏比变化幅度较为明显。(5)当膜厚比为定值时,表面形貌参数越大时,流线槽机械密封的开启力、泄漏量、液膜刚度以及刚漏比也会随之变大。表面形貌参数γ>1时,会使流线槽机械密封有良好的开启力、液膜刚度和刚漏比,同时也会有较大的泄漏量,但综合考虑,表面形貌参数γ>1时,密封性能较优,因此,建议选用表面形貌参数γ>1的密封环。