为了提高火箭发动机的经济效益,高性能的浮动间隙密封技术成为进一步提高液体火箭涡轮泵效率的重要途径。由于能够自适应转子的振动,浮动间隙密封的间隙高度远远小于固定式间隙密封,显著地降低工质泄漏,明显地提高发动机的工作效率。为了明晰浮动间隙密封的工作机理和其对涡轮泵轴系动力学特性的影响,本文提出浮动间隙内瞬态流体激励模型,建立浮动间隙密封动力学模型,研究浮动间隙密封的运动机理,提出预测自锁区间的计算方法,研究浮动间隙密封自锁位置对转子振动的影响,研究非自锁时浮动间隙密封的涡动运动及其对转子振动的影响。主要研究内容包括:针对浮动间隙密封与转子之间的任意运动,根据浮动间隙内流体运动的特点,建立间隙内流体瞬态整体流动模型,计算间隙内流体瞬态激励力。研究表明,整体流动模型能够准确地计算间隙内的湍流阻力和流场分布,计算精度几乎与CFD方法相同,间隙流体瞬态激励模型的计算精度高于传统摄动激励模型,与试验数据能够很好地吻合。为了研究浮动间隙密封的运动机理,建立浮动间隙密封动力学模型,研究浮动间隙密封的运动规律,分析自锁时浮动间隙密封承受流体载荷的变化规律,提出预测自锁区间的方法。研究表明,浮动间隙密封具有跟随转子涡动并向转子涡动中心靠近的能力。当壁面摩擦力足够大时,浮动间隙密封跟随转子运动并最终自锁,自锁位置依赖于浮动间隙密封的运动初始条件和运动过程。当摩擦力不足时,浮动间隙密封最终稳定地跟随转子涡动运动,稳定涡动运动与运动初始条件和运动过程无关。为了研究浮动间隙密封和转子间的相互影响,建立浮动间隙密封-转子系统动力学模型,研究系统中浮动间隙密封运动规律,分析浮动间隙密封自锁位置对转子振动的影响,提出系统中自锁区间的计算方法。研究表明,自锁位置由转子和浮动间隙密封的瞬时运动过程共同决定,稳态涡动运动则与运动初始条件和运动过程无关。自锁位置距离转子支撑中心越远,转子涡动中心偏移和转子振动轨迹异向性越明显,振动幅度越大。与孤立的自锁区间计算相比,系统中浮动间隙密封的自锁区间增大。针对浮动间隙密封-转子系统的涡动运动,建立系统准稳态涡动运动模型,研究稳态涡动状态在求解空间内的分布规律和稳态涡动运动的稳定性,分析影响浮动间隙密封涡动运动的因素,研究浮动间隙密封对转子涡动运动的影响。研究表明,当壁面摩擦力不足以使浮动间隙密封自锁时,稳态涡动运动状态具有惟一性。随着密封质量的增加,离心惯性力增大,浮动间隙密封涡动幅度增加,相对转子的滞后角增加。随着摩擦力的增加,浮动间隙密封涡动幅度降低,滞后角增大。随着转子涡动幅度的增大,浮动间隙密封涡动幅度增加。在转子临界转速附近,浮动间隙密封能够有效降低转子的振动。随着摩擦力的增加,转子涡动幅度降低,相位角减小。随着密封质量的增加,转子涡动幅度降低,相位角增大。研发浮动间隙密封运动测试装置,测量不同压力和转速下浮动间隙密封的涡动运动和自锁位置。通过理论和试验数据对比,验证了浮动间隙密封动力学模型和自锁区间算法的准确性。