航空发动机的主轴支承轴承持续在高温环境、高速条件下工作,采用环下供油的润滑方式可以有效地降低轴承内圈的工作温度,而环下润滑中的集油结构位于高速对转的高、低压轴间。因此,对转轴间流动和换热的研究对于轴承的热分析、集油结构中的滑油运动、冷气流路设计是具有重要价值的。本文研究从简化的对转轴间计算模型出发,结合数值模拟建立了无轴向通流的对转环腔湍流边界层的修正的卡门三层结构速度分布模型。基于该速度分布模型依据动量传递与热量传递的比拟理论,推导了外轴内壁面换热努塞尔数的表达式及准则关系式;然后,采用两相流模型分析了对转环腔集油结构中滑油-空气的流态,基于两相流数值模拟结果,给出了对转环腔内滑油-空气流动与传热的假设,建立了有滑油油膜存在的对转环腔滑油与空气流动、传热的理论模型;最后,建立了轴承内圈-轴端-集油结构流动与传热数值计算模型,分析了固体区域的温度场和轴承内圈、高压轴的径向热变形。研究结论如下,采用对转环腔湍流边界层的修正的卡门三层结构模型与数值模拟计算的对转轴间流动与换热,呈现一致的速度分布和换热规律。综合壁面油膜速度分布与对转环腔内的空气流动,给出了有油膜的对转环腔内滑油、空气的速度分布表达式与高压轴内壁面表面传热系数计算方法。最后对主轴承-集油结构进行传热分析,在轴承正常工作时,温度场所引起的热变形不会造成轴承内圈与高压轴间配合性质的改变。