刷式密封是一种柔性的接触式旋转密封,由于其优异的密封性能在近些年来被广泛应用于航空发动机和燃气轮中。刷式密封常常工作在大压差、高转速并伴随偏心的工况环境。在偏心工况下刷式密封会出现刷丝的悬挂现象,并大大增加泄漏量。研究刷式密封在偏心工况环境下的泄漏特性以及刷丝的轴向受力特性对于提高刷式密封性能有重要意义。设计和搭建了一套刷式密封实验系统,能够模拟不同的间隙、偏心以及过盈配合工况。根据刷式密封的结构特点,作了合理的简化和假设,建立了常规型和低滞后型刷式密封的三维流体计算模型,并利用流体仿真分析软件Fluent16.0计算了刷式密封的压力和流速分布。耦合了气流力,建立了刷丝束的轴向受力模型,推导了刷丝束与背板接触力的计算方法。通过流体仿真和实验研究相结合的方式研究了间隙、干涉以及偏心工况环境对常规型和低滞后型刷式密封泄漏流动特性的影响。重点研究了低滞后型刷式密封的背板减压槽槽深在偏心工况下对泄漏量的影响规律。针对偏心工况下刷丝的悬挂现象,根据流体计算结果分析了常规型和低滞后型刷式密封中刷丝束的轴向气流力分布规律,并计算了刷丝束所受的轴向力矩以及刷丝与背板的接触力。通过对刷丝所受轴向力的分析,得出低滞后型刷式密封在偏心工况下的性能要优于常规型的,并且增大减压槽槽深能够提升在偏心工况下的密封性能。针对两级刷式密封中级间压力分布不均衡现象,建立了两级刷式密封刷丝束截面的二维叉排管束模型。利用计算流体动力学方法分析了刷丝束间隙中轴向的压力和流速分布规律,探索了上下游级刷丝轴向排数对压力分布的影响。研究了级数和级间距对泄漏量的影响。