刷式密封自提出以来,由于其优异的密封性能,已经成为减小发动机内流损失,显著提高发动机性能的重要途径。作为一种密封技术而言,泄漏特性一直是其研究重点所在,但随着刷式密封的进一步发展,刷丝端部与转子的摩擦发热问题以及刷丝的迟滞特性也成为了限制刷式密封应用的主要瓶颈。建立符合刷式密封的数值模型,研究泄漏特性、传热特性以及迟滞特性对提高刷式密封性能有着十分重要的意义。本文利用各向异性多孔介质流动传热模型,分析了刷式密封流动传热的影响因素,采用正交试验方法设计了32个数值计算方案,研究了刷环外径、刷环内径、刷丝直径、刷丝排列角度、刷束厚度、后挡板保护高度以及上下游压差、转子转速、环境温度对刷式密封流动传热的影响程度及影响规律;在刷丝受力分析的基础上,建立了单根刷丝的等效动力学模型,提出了表征迟滞特性的参数—平均间隙,研究了刷丝排列角度、刷丝直径、刷环外径、后挡板保护高度以及刷丝上下游压差对刷式密封迟滞特性的影响规律;最后分析比较了基本型刷式密封与低滞后刷式密封的泄漏特性以及迟滞特性,研究了轴向间隙对低滞后刷式密封泄漏量的影响规律。研究结果表明:(1)在本文研究的结构参数中,刷环内径以及刷环外径对泄漏量的影响程度最大,刷束厚度与刷丝直径次之;刷环内径、刷丝直径以及刷环外径对最高温度的影响程度最大,刷丝排列角度与刷束厚度次之,上述研究为刷式密封的结构设计提供了参考;(2)刷丝与后挡板之间的摩擦力是刷式密封迟滞现象产生的重要原因,随着刷丝直径以及后挡板保护高度的增加,平均间隙减小,迟滞特性减弱;随着刷丝排列角度、刷环外径、刷丝上下游压差的增加,平均间隙增大,迟滞特性增强;(3)低滞后刷式密封能有效减小刷丝与后挡板之间的摩擦力,使得平均间隙减小,迟滞特性得到改善,但轴向间隙的增加使得低滞后刷式密封的泄漏量明显增加。