题目：气膜密封槽形与端面形貌对密封性能的影响

端面气膜密封（Gas Face Seal）基于流体动静压原理在密封端面形成一层微米级的气体间隙而达到密封的效果，与其它密封方式相比具有泄漏量低、磨损低、寿命长、低耗能的特点。全面研究气膜密封在不同工况下端面结构与形貌对密封性能的影响，能够对气膜密封的设计和制造提供指导。本文应用计算流体力学模型来模拟气膜流场的三维流动，获取不同状态下的气膜密封的稳态性能，具体内容如下：
首先，分析和建立了气膜密封流场的流体力学计算模型，包括：建立气膜密封流场的三维几何模型和网格模型，确定计算流体力学数值计算中的关键参数设置原则与求解方法。基于端面气膜密封实现了密封流场的计算流体力学仿真模拟，对结果的有效性的验证。比较不同模型计算结果的差异，由此获得湍流模型优于层流模型的结论。
其次，对不同工况参数下（密封介质特性、转速、压差）的气膜密封性能进行了仿真分析，对不同沟槽型式的气膜密封性能进行了对比和探讨。结果表明斜底对数螺旋槽相比于其他沟槽型式在密封性能上更优。
再次，基于端面气膜密封，分析了密封动静环在高参数工况下的端面锥、波度状态，对含端面锥度和波度的气膜三维流场进行了几何模型的建立和试验设计，通过对一系列仿真试验结果分析，探究了动、静环端面不同锥度组合，以及径向波度与周向波度对气膜密封性能参数的影响。结果表明，适当的动静环端面正锥度及周向波度有助于气膜密封性能的提升。
最后，对气膜密封端面粗糙度进行了系统分析，界定了密封端面所能达到的粗糙度水平，对粗糙壁面气体流动的数学模型和相关设置参数进行了详细阐述，对三种不同密封环端面粗糙度的密封性能进行了对比研究。对不同端面区域表面粗糙度数值对气膜密封特性的影响进行了研究，在不同工况下对壁面光滑与避免粗糙两种端面的密封性能进行了分析。结果表明：理想光滑壁面假设使得密封性能预测存在一定偏差，密封端面粗糙度因素对密封性能的影响不可忽略。
本文所得到的结果对于气膜密封的设计、制造与优化，密封性能的提升，密封副失效的避免，以及寿命的延长有一定的指导意义。