指尖密封作为新型柔性密封装置在航空发动机、涡轮叶片、主轴承腔气路密封上具有良好的应用前景,近些年已成为高速动态密封领域的前沿内容。接触性指尖密封的工作环境是在航空发动机内高温高压高速的环境下,转子跳动、装配过盈、热变形等都会造成不可避免的磨损问题并且这是一个十分复杂的系统耦合过程,磨损的产生也会进一步使得密封泄漏增大、系统内流场变得异常复杂。为此,根据指尖密封摩擦磨损的工程应用背景和研究中存在的问题,本文开展了指尖密封磨损性能研究,并对研究分析中涉及到的核心技术问题进行了深刻探讨。本课题工作的主要研究内容和研究结论如下:1.基于指尖密封磨损接触开展了有限元数值仿真分析,借助ANSYSAPDL参数化建模在接触性能研究下开启了对靴转子间接触压力和迟滞率的分析,获得了变工况下摩擦系数对为指尖密封性能的影响规律,得出材料参数和工况条件对指尖密封磨损性能评价指标的影响,构建出摩擦环境与接触压力的内在关联关系也为后续接触配副销盘试验提供了数据支撑和理论指导。结果表明:指尖梁刚度的设计和小摩擦系数的控制能改善指尖密封迟滞率和接触压力随上下游压差增大而同步变化的性能趋势。2.依据系统相似性原理开展指尖密封接触配副摩擦磨损试验研究,通过测量不同配副涂层材料、载荷、速度下材料摩擦系数和磨损率得到了指尖密封摩擦磨损机理及材料磨损率规律,也为第五章开展动态指尖磨损仿真提供数值参考边界。最后利用分形理论进行表面形貌分析,得到分形下的摩擦表征全新量化解释。最后分析结论表明:碳化钨在各种工况下摩擦系数数值波动小、涂层稳定耐磨性高;磨损机理主要是粘着磨损和少量的磨粒磨损;磨损表面越光洁简单、分形维数越大、涂层越稳定,磨损表面随机性越强越复杂、分形维数越小、分形轮廓出现周期变化且周期越短涂层性能越不稳定;密度大、硬度高的WC涂层表面更加光洁、材料致密、粗糙峰嵌入程度低,载荷作用下的粘着效应明显,磨损率自然也就小于Cr3C2。3.基于分形理论对指尖密封接触配副开展磨合磨损研究,建立微观尺度下的接触磨损模型来对磨损机理进行解释,同时开展指尖密封摩擦磨损分形预测模型建立研究,计算得到了分形时变接触配副磨损率预测模型来预测密封服役寿命。结论表明:微凸体的表面形貌和材料属性决定了接触面积的大小和磨损特性;接触磨损的实质是塑性接触面积的大小,塑性变形的微凸体越多,磨损越剧烈;弹塑性面积的占比能够表征接触性能且弹性变形面积越大,接触性能越好,寿命越长;分形理论能够刻画微观接触下微凸体的力学行为,在整个指尖密封的磨损过程中表面分形维数出现了极值点,即存在一个磨损率最小的分形维数最优解,可以通过这个临界值来控制设计接触配副的表面;结合了接触力学、粘着磨损理论的分形磨损率公式具有时变特性,分形维数也具有时变特征,可以通过接触表面分形维数测量来预估磨损率变化。4、基于接触配副摩擦学试验得到了磨损率数值边界,结合ABAQUS中的磨损子程序的开发和ALE自适应网格开展指尖密封磨损离散动态数值仿真,通过一个完整工作周期的接触应力和磨损量的场输出变化从而评价指尖密封动态时变接触磨损性能。