刷式密封作为先进的柔性接触式动密封是航空发动机的关键部件。随着航空发动机不断向高参数方向发展,刷式密封刷丝在高压气流与转子跳动耦合作用下会产生接触变形,刷丝在转子高速旋转下产生摩擦热量,直接影响着刷式密封的封严性能和使用寿命。因此开展刷式密封流动传热与刷丝运动状态研究具有重要的理论意义与实际工程应用价值。本文从理论、数值与实验三方面对刷式密封流动传热与刷丝运动状态展开研究。理论方面,分别建立了刷式密封多孔介质理论模型、三维稳态理论模型和三维瞬态流固耦合理论模型,提出了基于ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)流固耦合的刷式密封理论模型;数值方面,建立了三维稳态流动传热求解模型与基于ALE三维瞬态流固耦合的求解模型;实验方面,设计搭建了可观测刷丝运动变形轨迹实验装置,实验研究了刷式密封泄漏特性与刷丝运动状态。研究结果表明:基于ALE流固耦合的刷式密封求解模型,解决了传统刷式密封流固耦合求解模型因刷丝接触导致网格畸变而难以计算的问题,可准确计算刷式密封流场特性与力学特性;多级刷式密封的末级压降最大,刷丝束温度逐级升高,最高温度随着压比、转速、干涉量和热流密度的增加而增大;刷丝自由端变形量最大,刷丝固定端应力较大;刷式密封泄漏量随刷丝排数的增大逐渐减小,随刷丝间隙、后挡板保护高度的增大,泄漏量先逐渐增大后趋于平缓;刷丝吹下效应与刷丝扰动现象主要发生在高压区的前排刷丝域。本文研究成果为刷式密封结构优化设计提供理论依据。