柱塞泵是一种典型的容积式水力机械,广泛应用于船舶制造、石油化工、航空航天、载重机等领域。因受水利、建筑、能源等行业工况条件的影响,所以对于柱塞泵的性能有越来越高的要求,尤其是在随着油气田勘探开发难度和深度的不断增加,要求柱塞泵的压力和功率也越来越大的石油矿场领域。密封结构作为柱塞泵的核心零部件之一,其性能优劣直接决定柱塞泵使用的可靠性和稳定性,因此提高柱塞泵的密封能力,可以大大扩展柱塞泵的应用范围。针对传统密封方式应用于往复密封存在磨损和泄漏的问题,以立式柱塞泵为研究对象,提出一种零泄漏、高稳定性、长寿命的柱塞泵用新型磁流体密封装置,并运用有限元方法和响应曲面优化法,对柱塞泵用磁流体密封装置进行仿真分析和结构优化,主要研究内容和结论如下:（1）根据一般流体的质量守恒方程、动量方程推导磁流体质量守恒方程及动量方程,并以此为基础推导磁流体伯努利方程、往复柱塞泵用磁流体密封耐压计算公式,考虑柱塞运动的特点,推导了往复柱塞泵用磁流体密封磁流体损耗量计算公式。（2）以立式柱塞泵为研究对象,设计了一种带有斯特圈作为辅助密封的新型往复式磁流体密封结构,并依次展开永磁铁、极靴、密封座、密封外壳等结构设计和磁流体静密封圈材料选择,利用制图软件绘制密封元件二维结构图及三维模型。（3）以麦克斯韦方程组为基础推导了电磁场数值分析的基础方程,并通过数值模拟方法对设计的柱塞泵用磁流体密封进行磁场分析,发现磁流体密封极齿位置磁感应强度及磁感应强度矢量分布最强,极齿下方密封间隙处磁场强度最大,磁感应线因极齿的汇聚作用大部分都是从极齿处穿过,密封间隙中磁感应强度沿轴向呈规则的波峰波谷分布,极齿位置对应波峰、齿槽中部对应波谷;利用耐压计算公式及密封间隙磁感应强度分布计算得到密封装置密封压力为0.483MPa,满足柱塞泵密封工作要求。（4）利用有限元分析方法,分析结构参数对密封性能的影响,发现密封间隙对磁流体密封耐压值有显著影响,且随着密封间隙增加,密封压力逐渐下降。为保证耐压要求,密封间隙应小于0.3mm;随着齿宽的增加,密封压力值呈现先增加后减小的变化趋势,在0.5mm附近取得最大值;随着极齿高度的增加,密封压力值先增加后减小,并在0.6mm附近取得最大值;随着槽宽增加,密封压力值先增加后减小,在1.6mm～2.2mm区域内取得最大值。（5）利用响应曲面法,分析磁流体密封齿宽、齿高及槽宽结构参数交互作用对密封性能的影响,发现齿宽和齿高交互作用对密封压力响应值影响显著,同时随着齿宽的增加,密封压力值出现先增加后逐渐下降的变化趋势,在0.6mm左右取得最大值;随着齿高的增加,密封压力值同样出现先增加后减小的变化趋势,在0.8mm～1mm区域内密封压力值较大;齿宽和槽宽交互作用对密封压力响应值影响显著,随着槽宽的增加,密封压力值同样出现先增加后减小的变化趋势,在1.4mm～1.8mm 区域内密封压力值较大;齿高和槽宽交互作用对密封压力响应值影响显著;综合分析,各参数的最优取值分别为齿宽0.627mm、齿高1.01mm、槽宽1.839mm。（6）将优化前、响应曲面优化预测及优化后的密封压力值做对比,优化预测密封压力值为0.532MPa,优化后的密封压力值为0.529MPa,误差小于5%,且均大于优化前密封压力值0.438MPa。本文的研究成果对磁流体密封技术在柱塞泵轴封上的应用提供参考,同时对后续的研究工作有启发作用。