刷式密封是性能优良的接触式动密封,随着航空发动机转子转速、压气机增压比等参数不断提升,由刷丝动力学特性引起的泄漏损失、刷丝断裂等问题较为突出,直接影响刷式密封的封严性能和使用寿命,开展刷式密封刷丝动力学特性研究具有重要意义与应用价值。本文从理论、数值与实验三方面开展研究。在理论方面,建立并分析刷丝动力学特性理论模型,研究刷式密封ALE流固耦合理论;在数值方面,建立基于流固耦合的刷式密封数值模型,在验证模型准确性的基础上,开展刷丝动力学特性研究,并揭示吹下效应诱发机理;在实验方面,设计搭建刷式密封刷丝动力学特性实验装置,可视化实验研究刷丝接触变形特性、扰动特性、吹下效应和分层现象。研究表明:本文提出的刷式密封ALE流固耦合方法,解决了传统刷式密封流固耦合方法因刷丝接触导致网格畸变而难以计算的问题,可准确求解流场特性及刷丝动力学特性;刷丝束总体变形量和应力峰值均随进出口压比增加而增大,刷丝应力主要集中在固定端和末排刷丝与后挡板的接触位置;刷丝扰动现象主要分布在刷丝排列相对松散的区域,刷丝自由端位移随时间呈振荡变化,其轴向位移大于周向位移;刷式密封吹下效应是伴随刷丝扰动的非定常变形形式,刷丝周向倾角和径向压力梯度是诱发吹下效应的初始条件,增大周向倾角可以减弱吹下效应;产生刷丝分层现象的主要原因是刷丝自由端受到不相等的轴向摩擦力作用,导致刷丝产生不同步的变形,刷丝束内部出现间隙进而形成分层。