气膜厚度影响了密封性能，气膜厚度过大则泄漏超标，反之，则容易发生碰摩而引起失效，因此，工程应用中一般将其控制在一定范围内（2-6μm）。本文对螺旋槽干气密封微尺度气膜非线性振动特性理论方面的研究和相应的试验研究包括以下三个方面:螺旋槽干气密封气膜平衡位移建模、计算与相应的试验分析;螺旋槽干气密封气气膜刚度建模、计算与相应的试验分析;螺旋槽干气密封在无阻尼气膜-密封环双自由度系统下轴向振动进行了建模、计算与相应的试验分析。　　 根据微尺度流体流动规律，建立气膜平衡位移的数学模型，解得气膜平衡位移近似解析式。通过控制不同工况（转速、介质压力），利用Maple程序求解了气膜平衡位移近似解析式获得了在不同工况的下气膜平衡位移理论值，并进行了试验验证，从而验证了理论的正确性，进而用此理论来计算不同的结构参数下的气膜平衡位移值，并分析了结构参数（螺旋角、槽深）对气膜厚度的影响。这为螺旋槽干气密封气膜平衡位移的理论计算提供了可靠的理论依据。当转速nr=3000rpm，介质压力范围为0.2-0.6 MPa，得到气膜平衡位移值为2-3μm，且气膜平衡位移随介质压力的增大而增大;当介质力0.4 MPa，转速nr=500-2500rpm，得到气膜平衡位移值为1.4-2.8μm，且气膜平衡位移随转速的增加而增大。在验证了上述理论的正确性后，利用该理论，在特定工况下，对不同螺旋槽结构参数下的平衡位移进行计算，并进行相应的分析:选择螺旋角范围在14°-16°内，可控制气膜气膜平衡位移在2.75-4μm内;选择螺旋槽槽深范围在6-14μm内，可控制气膜平衡位移在2-5μm内，为此，可用该理论来指导工程实践。　　 螺旋槽干气密封在不同工况（转速、介质压力）下运行时，气膜刚度对其密封性能影响体现在气膜推力随气膜厚度的变化率，当气膜刚度数值越大，气膜间隙间动压效果越好，干气密封运行越稳定。基于微尺度流体流动规律，建立了干气密封螺旋槽内微尺度气膜的数学模型，求得气膜刚度的近似解析式。利用Maple程序计算其数学模型，得到气膜刚度、气膜厚度和不同工况（转速、介质压力）间的两组三维关系，在此基础上得到不同气膜厚度和工况（转速、介质压力）下的气膜刚度数值，并与试验数据进行对比，且两者误差较小;利用该Maple程序计算得到螺旋槽结构参数螺旋角、槽深比和气膜刚度间的三维关系，对螺旋角进行结构参数优化。结果表明:随着气膜厚度的增加;理论气膜刚度数值比试验气膜刚度数值略小，这是由于计算误差和试验中干扰误差所造成，为优化槽型结构参数提供准确理论基础;螺旋角对气膜刚度的影响较为敏感，选择不同螺旋角可控制气膜刚度数值，本例中选择螺旋角范围为14°-19°，当螺旋角取14.9°时，气膜刚度取得最大值;随着槽深比的增大，气膜刚度随之增大，且呈非线性关系。在工程运用中，利用该程序优化槽型结构参数，达到控制气膜刚度的目的。　　 根据螺旋槽干气密封动静环振动特性，在忽略阻尼作用条件下，建立了螺旋槽干气密封无阻尼气膜-密封环双自由度系统轴向振动的动力学模型和相应的数学模型，并利用待定系数法求解，获得了在谐波激励下的动静环振幅解析式。将此理论结果与试验数据比较，研究表明:动静环轴向振动频率和振幅相同，说明动静环追随性好，能保证气膜微尺度稳定性;在同转速下介质压力对振幅基本没有影响;动环转速越大，振幅越小，系统越稳定。试验与理论结果相符，说明了轴向振动模型的正确性，为干气密封的动态优化设计提供了理论依据。