螺旋密封凭借其良好的密封性能被广泛应用在高速离心机、核动力和空间装置等旋转机械中。目前国内外专家学者对于螺旋密封的优化研究大多停留在仅研究螺旋密封结构本身,但是随着上充泵向着高性能、大流量、高转速的方向发展,其内部流体的流速与压差不断增大、流体对转子轴承的作用力也不断增大,导致泵体内部的振动噪声与稳定性的问题越来越突出,仅研究密封结构已经无法满足现代泵组的设计需求。为了保证上充泵的稳定安全运行,本文从转子-轴承-螺旋密封系统的角度出发开展了对螺旋密封的研究工作。主要研究内容如下:(1)核电上充泵螺旋密封流体分析模型的建立。利用Pro/Enginee建立螺旋密封三维模型,用CFD ICEM对三维模型进行网格划分,然后对网格的划分进行无关性验证,确定网格模型。对动网格分析瞬态问题进行讨论,确定了本文对螺旋密封动力学特性的研究方法,即动网格瞬态计算法。(2)对核电上充泵螺旋密封泄漏特性进行分析。为了对转子-轴承-密封系统的研究提供理论基础,本文采用CFD软件对螺旋密封在不同结构参数及不同运行参数下的泄漏情况进行数值模拟,获得了螺旋角、相对槽深、转子转速对螺旋密封的泄漏特性的影响规律,以及转速对转子的受力的影响情况。(3)针对当前将螺旋密封应用在转子-轴承-密封系统下进行的非线性动力学研究不足的情况,本文建立了转子-轴承-螺旋密封系统非线性动力学模型并对其进行分析。首先,讨论说明了系统油膜力模型,根据系统的动力学特性,建立转子-轴承系统双向运动分析方程,通过数值方法,研究了轴向作用力与横向作用力对模型振动的影响,进而推导出横-轴双向振动模型,并且运用自编程序对转子-轴承系统双向耦合模型动力学系数进行求解;其次,在此基础上建立转子-轴承-螺旋密封系统动力学模型,研究不同密封结构参数对转子-轴承-密封系统动力学特性的影响;最后,根据研究的结论对整个密封系统行减振优化,为今后螺旋密封动力学的优化提供理论指导。(4)设计和建造密封泄漏特性及动力学特性试验台验证所得结论。根据实验台的功能原理制定了试验的方案,推导出数据处理方法。选用两种不同螺旋角的螺旋密封进行试验,通过实验验证前文所得结论的准确性,并对数值分析结果进行进一步的优化。