本文研究了一种应用于核电站冷却剂主泵的流体动静压结合波形端面机械密封，该密封具有径向收敛锥度及周向周期分布波形，在内径处还有一定宽度的平面坝区。正常工况下，密封面之间形成完全的流体膜，密封的泄漏量被严格控制在一定范围内以便散热。本文以安德烈斯核主泵主轴密封参数为依据建立了密封间隙流场的有限元计算模型，研究了在密封闭合力一定的条件下，该密封端面结构参数对密封性能的影响。提出了无量纲参数“波锥比”的定义，并以此为基础揭示了波形端面密封在正常工况下依靠静压工作，而小压差和近壁面时动压效应显著的工作机理，为波形端面机械密封的分析和自主设计提供了依据。本文发展了一种流固耦合计算方法，建立了密封间隙流场以及密封整体结构弹性变形的有限元耦合分析模型。分析结果表明密封面间隙形状和径向压力分布都发生了变化；密封组件变形对密封性能参数随几何参数的变化规律影响不大，但对于密封性能的数值有不可忽略的影响。独立设计、安装、调试了卧式缩比波度机械密封试验台，尝试了波形端面静环的多种加工方法；对相关测试传感器进行了选型和标定。密封特性试验验证了密封面打开所需压差的变化规律及正常工况下仅静压起作用的工作机理。