单金属密封由于结构简单、耐磨损、占用空间小等特点被广泛应用于牙轮钻头轴承密封系统。受复杂钻井环境、操作工况及地层特点等影响，牙轮钻头在破岩钻进过程中常伴有剧烈振动，不可避免地会导致单金属密封端面微米级液膜状态经历快速变化，极易加剧轴承密封系统泄漏与端面磨损，单金属密封的动态密封性能面临严峻考验。为开展单金属密封受振动激励的液膜特性以及密封性能研究，建立考虑振动工况下的单金属密封热-流-固-动耦合数学模型，研究多参数对单金属密封润滑特性和密封性能的影响机制，并联合利用流体仿真软件Fluent建立单金属密封端面液膜三维模型，研究周期性振动等工况下密封间隙内部多相流动的演化规律。结果表明：在高压及周期性振动钻井工况下，单金属密封端面膜厚受交变载荷作用呈稳定范围内波动状态；不同时刻下密封端面润滑状态均由内径侧的混合润滑状态向外径侧的全液膜润滑状态转变，而端面膜压逐渐演变成“上凸”-“下凹”-“上凸”的循环模式；振动工况下单金属密封泄漏率在数值上正负交替变化，密封外径侧的泥浆极易侵入密封间隙加剧磨损，进而影响牙轮钻头的使用寿命。

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