应用于高速涡轮泵中的旋转式唇形密封圈,在静止或低速下实现密封作用,在高转速下唇口开启实现无摩擦运转,其性能对涡轮泵正常使用至关重要。本文采用有限元数值模拟和试验验证以及开发参数化软件相结合的方法,针对旋转式唇形密封圈在实际工程应用中的密封和开启性能展开系统深入的研究。根据实际工况合理施加边界条件,考虑流体压力和唇口变形的相互作用,采用ANSYS软件,建立流固热相互作用的固体唇口和周围流场的数值分析模型。计算出唇形圈唇口温度、应力、接触宽度、变形、接触压力等,计算得到密封圈腔体内流体的流速、压力等,试验验证了数值分析模型的正确性。分析了橡胶硬度、密度、唇口结构和工况压力对旋转唇形密封开启特性的影响规律,讨论了开启过程中摩擦应力、接触宽度以及径向力等随转速的变化趋势。结果表明,橡胶密度和工况压力对开启转速影响最大,唇口结构开启转速影响较小。可通过调整橡胶材料的硬度和唇口结构提升静态和低速时的密封性能。研制了测量唇形圈静态密封和动态开启性能的试验装置,基于监测密封腔内压力准确快速地测量出开启转速。试验测试了旋转式唇形密封的密封性能和开启转速。发现试验值与数值分析值差值较小,验证数值分析结果正确性。开发出旋转唇形密封圈的参数化开启性能分析软件,实现对唇形圈开启性能便捷、快速和准确的计算。分析转速和压力对旋转式唇形圈腔体内流体的流速、压力以及泄漏率的影响规律,指导唇形圈结构优化设计。探究旋转式唇形圈开启过程中,橡胶材料、唇口结构、工况压力对唇口温升的变化趋势,研究表明开启前2000 r·min-1～3000 r·min-1时唇口温度达到最高,随后下降直到开启,工程中应尽量快速通过该转速范围。试验研究唇形圈开启前的摩擦磨损性能,计算出唇形圈的磨损量和使用寿命及其影响因素。研究发现理想工况下发现唇形圈使用最大次数可达200次,随唇口过盈量的增加呈指数式减少。通过本文研究,指导优化唇口结构、优选橡胶材料,提升唇形圈静态低速密封性能,降低开启转速,减小磨损,提升使用寿命。进而,提高旋转式唇形圈应用于涡轮泵的总体工作性。