干气密封因能实现密封动静环的非接触运行,且对密封介质泄漏能严格控制,目前已成为高速旋转机械的首选轴端密封型式,广泛应用于石油化工、能源电力和食品医药等领域。通过优化设计的密封端面结构能显著提高密封的承载能力和流体膜刚度,从而提高密封端面的运行稳定性,因此开发一款优化能力强、设计效率高的干气密封端面型槽优化设计软件,以提高干气密封端面型槽的设计效率,降低对设计人员的依赖,对提高我国现有干气密封的性能指标和设计水平具有重要意义。首先,基于气体润滑理论,通过有限差分法求解雷诺方程,建立干气密封稳态性能参数计算模型,并对比文献验证其正确性。为获得密封性能更优的端面结构几何参数,给出了单因素优化法、循环迭代优化法和遗传算法等三种典型几何参数优化方法的原理及计算流程框图。其次,针对现有干气密封端面结构几何模型所存在的模型繁多、表征能力弱等问题,分别提出单、双向旋转槽干气密封端面结构的广义几何模型。数值分析了工况条件和关键几何参数对经典单、双向旋转槽干气密封稳态密封性能的影响规律,获得了不同工况条件下各经典端面结构的几何参数优选值。在此基础上,综合分析了优选目标、工况条件和优化方法对不同结构单、双向旋转槽干气密封稳态性能的影响规律。结果表明:干气密封单、双向旋转槽的几何参数优选值强烈依赖于工况条件、目标函数和其他几何参数的取值;相较于以往单因素优化所得经典端面型槽的开启力和气膜刚度,采用具有更强几何表征能力的结构模型和更强全局寻优能力的优化算法所获得的稳态密封性能显著提高。最后,通过C++QT框架开发干气密封端面型槽选型优化计算软件,将前文的几种经典槽型和优化方法集成,便于设计参数及计算结果提取,实现了密封性能计算、型槽结构优化和显示等功能,显著提高了干气密封端面型槽优化设计效率。