鄢国家自然科学基金渊52075311冤资助超临界二氧化碳动压轴承紊流润滑模式研究鄢易书翔王小静陈胜朱丽明渊上海大学机电工程与自动化学院袁上海200444冤StudyonTurbulentLubricationModeofSupercriticalCarbonDioxideHydrodynamicBearing能源危机和环境污染是当今世界所面临的两大难题遥近几十年来袁现代工业的快速发展及化石燃料的大量使用袁引发了日益严峻的环境和社会问题遥为了更加有效地提高资源转换效率袁改善能源消费结构袁布雷顿渊Brayton冤循环等动力循环陆续出现遥布雷顿循环多以理想气体为介质袁超临界二氧化碳渊Super鄄criticalCarbonDioxide袁S-CO2冤具有良好的传热性及流动性能袁容易达到其临界条件遥超临界二氧化碳布雷顿循环可利用的循环温度范围广袁能量转换效率高咱1暂袁相较于蒸汽循环袁S-CO2涡轮机组的整体尺寸更小袁维护和安装的费用较低咱2暂遥涡轮机作为S-CO2动力循环的核心部件袁其高参数尧高性能特点对支撑轴承提出了苛刻的要求遥已公开的S-CO2布雷顿动力循环机组采用的是压缩机尧发电机和涡轮共轴的方案袁导致了支撑轴承处在S-CO2润滑状态下咱3-5暂遥随着机组不断向高速尧大功率方向发展袁轴颈在轴承中的线速度越来越高袁润滑膜的流态逐渐进入了紊流状态遥紊流状态下的轴承更容易产生润滑失效尧烧瓦抱轴等制约机组性能的现象遥现有的理想气体假设不适用于S-CO2介质轴承的分析计算袁亟需建立S-CO2轴承的润滑理论和数值方法遥针对S-CO2轴承的润滑特性袁国内外学者开展了一系列理论数值研究遥针对于紊流模型而言袁文献咱6暂基于Constanti鄄nescu平均速度场模式的方法袁建立了半线性可压缩紊流雷诺方程来研究轴承润滑性能袁低粘度的S-CO2与油介质相比袁在高速状态下的摩擦损耗会小很多遥文献咱7暂采用Hirs体积流动法来考虑紊流效应袁并分析了S-CO2非线性热力学性质对推力轴承承载能力的影响遥学者们对气膜压力与箔片变形间的弹流耦合现象开展研究遥文献咱8暂使用了由昆士兰大学自主研发的Eilmer计算流体力学求解器袁对S-CO2循环中的推力箔片轴承进行了仿真分析袁研究发现高密度CO2产生的离心惯性效应增加了轴承的承载能力遥文献咱9暂对S-CO2径向箔片轴承进行了弹流耦合研究袁研究在相同几何结构和运行参数下袁S-CO2轴承与传统空气轴承间的性能差异遥在计入热效应方面袁文献咱10暂提出了一种S-CO2可倾瓦轴承全局热平衡法袁推导了包含真实气体效应尧紊流效应和热效应的轴承能量方程及入口温度边界条件袁计算结果表明热效应使瓦块...
