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计入湍流惯性效应的超临界二氧化碳高速可倾瓦轴承理论研究

摘 要: 超临界二氧化碳(S-CO₂)是目前应用最广泛的超临界流体之一，具有高密度、低粘度和导热性能好的特点。以S-CO₂为工质的布雷顿动力循环与传统蒸汽朗肯动力循环相比，具有高热效率、高功率密度、运行费用低等优点。本文以S-CO₂润滑三瓦可倾瓦轴承为研究对象，建立计入惯性效应的S-CO₂可倾瓦轴承湍流润滑理论模型，采用有限差分法对S-CO₂可倾瓦轴承的静态特性进行求解，计算得到计入惯性效后的轴承压力分布、承载力、瓦块摆角等静态性能参数与轴承动态特性系数。研究表明：在低雷诺系数时，轴承静态性能参数无明显变化；在高雷诺系数的工况下，惯性效应作用明显，瓦块间的峰值压力相较于忽略惯性条件下得到了升高。上瓦气膜间隙中的惯性作用更加明显，总承载力在雷诺系数大于4.5时，低于不计惯性条件下的承载力，下瓦摆角度数降低，惯性作用对于轴承动态系数影响不明显。

关键词: 超临界二氧化碳；可倾瓦轴承；惯性效应；湍流润滑