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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。

研究所分(fen)布式供能(neng)(neng)與可(ke)(ke)再生能(neng)(neng)源實(shi)驗室楊(yang)金(jin)福項目(mu)組長(chang)期從事高(gao)速微型(xing)動(dong)(dong)(dong)(dong)力裝置軸承及轉子動(dong)(dong)(dong)(dong)力學特(te)(te)(te)性研究，目(mu)前重點關注以超臨界二氧(yang)(yang)化碳(tan)工質潤(run)滑(hua)的可(ke)(ke)傾(qing)瓦(wa)軸承的潤(run)滑(hua)機理與穩定性控制研究。研究人員拓展(zhan)了頻率(lv)擾(rao)動(dong)(dong)(dong)(dong)方(fang)(fang)法，提(ti)出了含(han)擾(rao)動(dong)(dong)(dong)(dong)密(mi)度(du)、粘(zhan)度(du)、擾(rao)動(dong)(dong)(dong)(dong)雷諾(nuo)(nuo)數(shu)與湍(tuan)流系數(shu)的完整變量(liang)頻率(lv)擾(rao)動(dong)(dong)(dong)(dong)方(fang)(fang)法，基于此方(fang)(fang)法，開(kai)展(zhan)超臨界二氧(yang)(yang)化碳(tan)可(ke)(ke)傾(qing)瓦(wa)軸承靜特(te)(te)(te)性（壓力分(fen)布、雷諾(nuo)(nuo)數(shu)、承載特(te)(te)(te)性）、動(dong)(dong)(dong)(dong)特(te)(te)(te)性（剛度(du)與阻尼特(te)(te)(te)性）與穩定性的理論分(fen)析與數(shu)值仿(fang)真(zhen)研究。

圖1：S-CO2軸(zhou)承動(dong)(dong)態剛(gang)度(du)與(yu)阻尼求解流(liu)程、擾動(dong)(dong)壓(ya)力分(fen)布

同時，研究(jiu)人員設計并搭建(jian)20kW功率等級(ji)超臨界二氧化碳渦輪發(fa)電實(shi)驗裝置，額定運行轉(zhuan)速50000r/min，額定發(fa)電功率20kW。該實(shi)驗裝置能夠進行S-CO2密(mi)封裝置、軸(zhou)承(cheng)及轉(zhuan)子非線性動力學特性研究(jiu)。

圖220kWS-CO2渦(wo)輪發電裝置—位于廊坊研發中心

以上研究得到了中科院重點部(bu)署項目，國家自然科學基金項目等項目的支(zhi)持。