上游泵送机械密封因其在流体润滑、泄漏小甚至无泄漏等方面的优势而得到广泛关注和研究，但因液体摩擦等的相对复杂性，其研究和推广进程远不如干气密封。上游泵送机械密封运行中的热、力变形是直接影响密封性能和使用寿命的重点问题，也是涉及多场耦合和跨尺度微间隙流动的复杂问题，这方面的研究，无论在理论模型、计算方法还是试验手段等方面尚有诸多需要深入研究解决的问题。本文在国家自然科学基金(51279067)和航空科学基金项目(201328R3001)的资助下，通过上游泵送机械密封流固热多场耦合模型的建立，模拟计算和试验对比分析，研究密封环热、力变形特征及其对密封性能的影响，为上游泵送机械密封的进一步研究和应用提供理论参考依据。　　本文在前人研究基础上，建立了螺旋槽上游泵送机械密封液膜三维微间隙流场热特性分析模型、热-力耦合模型、双向流固耦合模型及双向流固热耦合模型。模拟研究了液膜内流场、密封环及液膜热特性、密封环热-力变形特性，以及热-力变形、密封环材料和运行工况等对密封性能的影响关系，获得如下研究结论:　　1.密封微间隙液膜热特性对密封性能有着明显的影响，考虑热特性后，计算开启力减小;在本文研究参数范围内，上游泵送机械密封端面槽型参数对开启力影响较大，对摩擦扭矩和温升的影响相对较小。　　2.热-力耦合模拟研究表明，密封环热变形为膨胀变形、力变形为压缩变形，密封端面热、力变形方向基本相反，一般热变形量大于力变形量，两者具有一定的抵消作用;密封环转速对热-力耦合变形的影响大于密封介质的影响;热膨胀系数和热导率小的密封材料有利于减小变形量。　　3.流固耦合模拟研究表明，密封端面最大变形量发生在螺旋槽内侧，且沿周向呈现波浪形变形;动环和静环均采用碳化硅时，变形量最小，动环为碳化硅、静环为碳石墨时变形量次之，反之，变形量最大。　　4.双向流固热耦合模拟研究表明，静环应力主要集中于密封环背面，同时，研究得到静环的最大应力。最大温升和变形量随转速、介质压力的变形规律;密封端面摩擦扭矩的模拟结果与试验结果具有较好的一致性，说明双向流固热耦合能更好地反映密封运转特性，所建立的模型具有较好的可靠性。