本文研究了一种应用于核电站冷却剂主泵的流体静压式机械密封,该类机械密封具有收敛的密封间隙,正常工作时,动静环之间形成完全的流体膜,通过收敛间隙的泄漏量被严格控制在一定范围内。同时,流体膜可以为摩擦副提供润滑和冷却,保证密封环可以长时间工作而不磨损,具有良好的稳定性。本文建立了密封间隙流场的计算模型,在密封闭合力一定的条件下,研究了密封端面结构参数对密封性能的影响,对密封端面结构参数进行了优化设计。研究结果表明,密封端面锥角和转折半径均对密封性能有显著影响。基于有限元分析方法,选用工程软件ANSYS,以密封组件为对象,研究了密封间隙的流场、温度分布、弹性变形和热变形。同时通过流场计算和密封组件热弹变形计算的自动迭代,实现了密封的流固热耦合分析。本文使用的流固热耦合模型综合考虑了密封组件之间的接触摩擦、预紧作用、热传导作用等,能够真实反映流体和密封结构之间的相互影响。与已有研究和文献的实验结果比较,具有较好的一致性。研究了密封端面结构参数、预紧力和转速等操作参数和压力、温度等环境参数对密封性能的影响,可以为静压式机械密封结构及操作参数的设计提供理论参考和依据。