随着干气密封的深入研究以及在工业上的广泛应用,密封面表面制造误差问题受到越来越多的关注。一般所考虑的密封面都是凹凸不平的粗糙表面,其特征尺寸都在微米量级或者微米量级以下。实际上干气密封端面间的气膜极薄(一般为2μm～5μm),基本上是与表面粗糙度处于同一个数量级或仅仅相差一个数量级,因此密封面表面粗糙度及气体滑移流效应对螺旋槽干气密封(S-DGS)密封性能的影响是不容忽视的。迄今为止,关于密封面表面粗糙度、滑移流效应等因素影响S-DGS密封性能的研究还不充分,虽有少数学者研究了个别因素对S-DGS密封性能的影响,但没有对各个因素之间的协同作用、交互影响作用及对流体流动的影响进行系统的分析。鉴于此,本文以实际应用最为广泛的螺旋槽干气密封为研究对象,基于气体润滑理论,在柱坐标下采用微元分析法对Reynolds方程进行推导,建立了螺旋槽干气密封数学分析模型;考虑表面粗糙度和滑移流效应等因素,引入相关的修正因子对可压缩流体条件下的扩展平均Reynolds方程进行修正,得到了适用于分析考虑表面粗糙度、滑移流因素及其组合因素对S-DGS密封性能影响的Reynolds方程;然后采用有限差分法进行求解,并利用MATLAB软件编写了相应的计算程序,求解得到气膜压力;最后,进一步分析S-DGS其他的密封性能参数。本文详细的研究了单因素表面粗糙度、多因素表面粗糙度及滑移效应对S-DGS密封性能的影响。研究结果表明:仅考虑单因素表面粗糙度的影响,螺旋槽侧壁表面粗糙度对S-DGS密封性能的影响可以忽略不计;端面、槽底表面粗糙度对密封气体的开启力、泄漏量的影响比较大,尤其是在螺旋槽端面表面粗糙度小于0.1μm时,气体滑移流效应影响显著,此时端面表面粗糙度对S-DGS密封性能影响则更加明显;在考虑多因素表面粗糙度时,螺旋槽端面和槽底表面粗糙度同时存在时,它们对S-DGS密封性能的影响最大。