波形唇油封作为一种旋转流体动力油封,具有接触压力小、泵油能力强、散热效果好和使用寿命长等优点。波形唇油封和其他油封最主要的区别在于唇口形状不同,波形唇油封唇口是由几张沿圆周方向封闭的自由曲面组成,这导致波形唇油封设计制造比较困难,并且密封机理比其他旋转油封复杂,受技术条件的限制,上述问题一直未能得到有效解决,成为制约波形唇油封广泛应用的瓶颈问题。解决上述问题的关键是掌握波形唇油封的密封机理、建立其精确模型和分析其密封性能。波形唇油封的密封机理比较复杂,本文主要基于波形唇油封的结构和楔效应原理,从微观和宏观两个角度对波形唇油封的密封机理进行了研究,并对波形唇油封的性能参数和关键结构参数进行了介绍,为后续的波形唇油封的仿真分析和试验分析奠定了理论基础。本文针对波形唇油封的精确建模问题,提出了一种周向展卷变换原理,并在该原理的基础上研究了一种波形唇油封的三维建模方法。首先,基于周向展开原理建立波形唇油封的三维展开面模型;然后,基于周向回卷原理,对波形唇油封的展开面模型进行回卷;最后,将回卷面模型通过软件的实体生成功能生成波形唇油封的三维模型。通过对模型进行误差分析,其误差非常小,完全满足建模精度需求。对波形唇油封进行非线性静力学仿真分析,是研究油封静接触性能的一种研究方法。本文首先利用ANSYS软件计算了波形唇油封的静接触性能参数;其次,将波形唇油封的静接触性能参数与普通唇形油封进行对比,得出波形唇油封和普通唇形油封在静接触性能方面的差别;最后,通过仿真分析了关键结构参数波幅和周期对波形唇油封静接触性能参数的影响。考虑到波形唇油封的密封机理和油封材料的特殊性,本文借助流固耦合仿真分析,研究了油封和流体之间的相互作用,以及油封唇口结构对油封和流场之间相互作用的影响,对研究波形唇油封的密封性能具有重要作用。通过实验对波形唇油封的泵油量和径向接触力进行检测,并与普通唇形油封的检测结果进行对比。对比结果表明,波形唇油封的泵油能力比普通唇形油封强,波形唇油封的平均径向接触力小于普通唇形油封。