光滑环形密封是汽轮机、泵、压缩机等透平机械抑制工质泄漏的关键部件,其性能直接影响机组工作效率与安全稳定运行。随着透平机械向高参数方向发展,密封带来的流体激振问题日益突出,开展光滑环形密封动力学特性及流体激振产生机理研究具有重要的理论意义和工程价值。开展密封临界压比理论计算,基于热力学理论的密封临界压比改进计算方法求解精度高,与实验结果吻合,避免了传统Stodola方法对密封流场的一系列前提假设,可有效判定密封出口临界状态。本文采用上述改进计算方法研究非均匀间隙密封临界压比。结果表明,随着齿间隙公比φ的增加,密封临界压比减小,越不易工作在阻塞状态。该方法为光滑环形密封的阻塞与非阻塞状态判别提供了理论基础。采用计算流体力学方法建立光滑环形密封三维数值模型,以Childs实验密封（L=100mm）为基础,计算3种长度（L=50mm,100mm,150mm）及5类锥度系数（f=-0.097,-0.054,0,0.054,0.097）下密封静态特性,研究光滑环形密封在阻塞/非阻塞、不同长径比、锥度系数及偏心工况下静态不稳定形成机理及影响因素。结果表明:实验密封（f=0,L=100mm）所受密封气流力大小及方向与密封内流体处于阻塞/非阻塞状态有关。阻塞状态下密封气流力均为负值,而非阻塞状态下均为正值。密封直接静态刚度系数随长径比的增加,从正值过渡为负值,密封静态不稳定。锥度系数影响密封静态稳定性,锥度系数越大,密封气流力及静态刚度系数越大,密封越稳定。密封小间隙内负的周向速度梯度较大,粘性效应增强,进而降低小间隙处压力,形成负静态刚度系数,导致密封出现静态不稳定现象。基于多频椭圆涡动的密封动力特性系数求解方法研究光滑环形密封在阻塞/非阻塞、不同长径比、锥度系数及偏心工况下动态特性,计算分析密封结构参数及工况对密封动力特性的影响。结果表明:实验密封（L=100mm）直接刚度系数Kxx、Kyy随偏心率增加而减小,交叉刚度系数绝对值|Kxy|、|Kyx|随偏心率增加而增大,直接阻尼系数Cxx、Cyy随偏心率增加而增大,且随着偏心的增加,|Kyy|＞|Kxx|、|Kxy|＞|Kyx|、|Cyy|＞|Cxx|、|Cxy|＞|Cyx|。密封有效阻尼系数Ceff变化趋势与涡动频率及偏心率变化密切相关,低频涡动下,高偏心转子更容易失稳。密封长径比增加,平均直接刚度系数减小,系统刚度降低,平均交叉刚度系数增大,平均直接阻尼系数增加。高频涡动下,有效阻尼系数随长径比增加而增大,密封系统稳定性增强,低频涡动下,有效阻尼系数随长径比增加而减小,密封系统稳定性降低。长径比越大,密封在低频涡动下越容易失稳。随着锥度系数的增加,密封平均直接刚度系数增大。恒间隙密封平均交叉刚度系数最大,其次为渐缩密封,渐扩密封最小。平均直接阻尼系数与有效阻尼系数变化趋势与涡动频率、偏心率及锥度系数密切相关。高频涡动下,有效阻尼系数随锥度系数绝对值的增加而减小;低频涡动下,有效阻尼系数随锥度系数增加而减小。