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超臨界二氧化碳具有密度大、黏度小、流動性強的特點，作為循環工質可減少壓縮耗功，提高循環效率。以超臨界二氧化碳為工質的布雷頓循環適用于太陽能、核能、余熱利用等多個領域，被認為是當前最具有發展前景的能量轉換系統之一。循環中超臨界二氧化碳渦輪機高參數與高性能的特點對軸承提出高DN值（軸的轉速×軸承內徑）、高穩定性的要求。

研(yan)(yan)(yan)究(jiu)所分(fen)(fen)布式(shi)供能與可再生能源實(shi)驗室楊(yang)金福項目組長期從事(shi)高速微型動(dong)(dong)(dong)力裝置軸承(cheng)(cheng)及(ji)轉子動(dong)(dong)(dong)力學特(te)性(xing)(xing)(xing)研(yan)(yan)(yan)究(jiu)，目前(qian)重(zhong)點(dian)關注以超臨界二氧(yang)化(hua)碳工質潤滑的可傾瓦(wa)軸承(cheng)(cheng)的潤滑機理(li)與穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)控(kong)制研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。研(yan)(yan)(yan)究(jiu)人員拓展(zhan)了頻率(lv)擾動(dong)(dong)(dong)方法，提出(chu)了含擾動(dong)(dong)(dong)密度、粘度、擾動(dong)(dong)(dong)雷(lei)諾數與湍流系數的完整(zheng)變量頻率(lv)擾動(dong)(dong)(dong)方法，基于此方法，開展(zhan)超臨界二氧(yang)化(hua)碳可傾瓦(wa)軸承(cheng)(cheng)靜(jing)特(te)性(xing)(xing)(xing)（壓(ya)力分(fen)(fen)布、雷(lei)諾數、承(cheng)(cheng)載(zai)特(te)性(xing)(xing)(xing)）、動(dong)(dong)(dong)特(te)性(xing)(xing)(xing)（剛度與阻尼特(te)性(xing)(xing)(xing)）與穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)的理(li)論分(fen)(fen)析與數值仿真研(yan)(yan)(yan)究(jiu)。

圖1：S-CO2軸承(cheng)動態剛度(du)與阻(zu)尼求(qiu)解(jie)流(liu)程、擾動壓力(li)分布

同(tong)時，研究人員設計并搭建20kW功率等(deng)級超(chao)臨(lin)界二氧化碳渦(wo)輪(lun)發(fa)電實驗裝(zhuang)(zhuang)置，額定運(yun)行(xing)轉速50000r/min，額定發(fa)電功率20kW。該實驗裝(zhuang)(zhuang)置能夠進行(xing)S-CO2密封裝(zhuang)(zhuang)置、軸(zhou)承及轉子(zi)非線(xian)性(xing)(xing)動力學特性(xing)(xing)研究。

圖220kWS-CO2渦輪發(fa)電(dian)裝(zhuang)置—位于(yu)廊坊研發(fa)中心

以(yi)上研(yan)究得到了中科院(yuan)重點部署項(xiang)目，國家自(zi)然(ran)科學基(ji)金(jin)項(xiang)目等項(xiang)目的支持。