《彈性流體動壓潤滑高速低溫透平穩定性機理研究》是依託西安交通大學，由陳雙濤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：彈性流體動壓潤滑高速低溫透平穩定性機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳雙濤
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
為解決高速低溫透平膨脹機穩定性關鍵問題，以自主提出的可控剛度多層彈性箔片動壓氣體軸承為基礎，進行流體動壓潤滑支承高速低溫透平穩定性機理研究。考慮新型軸承整體和局部剛度及阻尼可調、多重剛度及多重阻尼的特性，建立彈性結構力學特性與狹窄空間內動壓潤滑氣膜動態物理特性分布的耦合模型，對動壓潤滑剛度和阻尼的產生、構成及作用機理進行研究。繼而綜合考慮跨一臨界高速低溫透平轉子的軸向及周向渦動，建立流體動壓潤滑耦合高速轉子的瞬態運動模型，揭示彈性流體動壓潤滑特性對低溫透平氣動性能和高速穩定性的作用規律。在此基礎上，進行高速軸承-轉子系統靜、動特性及穩定性實驗研究，最終掌握高速低溫透平氣動性能與彈性流體動壓潤滑穩定性的相互作用機理。通過理論與實驗研究，揭示彈性流體動壓潤滑承載機理，探明流體動壓潤滑－低溫透平轉子振動耦合傳遞的基本規律和影響關係，為解決高速低溫透平膨脹機穩定性問題提供重要依據。
結題摘要
本課題研究背景為高速低溫透平膨脹機穩定性技術。其套用涉及氦低溫系統、中小型空分系統、採用逆布雷頓循環的空氣製冷循環包括裝甲、潛艇、飛行器環控系統等的關鍵核心部件-高速透平膨脹機的穩定性。本課題的研究方向為製冷低溫領域，高速低溫透平機械，特別涉及新一代氣體動壓潤滑作用機理及潤滑軸承結構技術準則，及其支承高速低溫透平膨脹極轉子的動力學模型構建和相關實驗研究。本研究的主要內容為（1）多層彈性箔片元件剛度和阻尼的產生、構成及作用機理研究。（2）力學特性對流體動壓潤滑特性的影響機理研究。（3）建立並求解流體動壓潤滑與高速低溫透平轉子運轉的瞬態耦合運動模型。（4）進行流體動壓潤滑軸承-高速轉子系統動力學特性及穩定性實驗研究。本課題的重要結果（1）成功開發出具有優異性能和我國自主智慧財產權的新一代可控剛度多層彈性箔片動壓氣體軸承技術，包括止推箔片軸承技術、徑向箔片軸承技術。在25mm主軸轉子上進行了實驗，證明了可行性和可靠性。（2）完成了上述新型流體動壓潤滑技術的理論模型構建，包括多層（2層和3層）彈性箔片動壓氣體徑向和止推軸承靜態特性、動態特性，多層箔片耦合的形變特性。（3）基於理論模型，完成了多層彈性箔片動壓氣體軸承阻尼和剛度特性預測與比較、掌握了多層彈性結構流體動壓潤滑軸承局部和整體剛度特性、結構阻尼及庫倫阻尼特性的調節及控制的基本原則。（4）初步形成了彈性流體動壓潤滑-高速透平轉子系統理論結構設計、性能預測、改進及實驗研究的完整方法。關鍵數據及其科學意義(1)多層鼓泡箔片動壓徑向和止推軸承結構參數，掌握該新型流體動壓潤滑結構的設計方法。（2）多層鼓泡箔片動壓氣體徑向和止推軸承特性參數，掌握了該種結構軸承的全套性能測試方法，獲得了軸承主要性能參數。（3）該結構軸承支承25 mm主軸150標方每小時工業制氧機高速低溫透平轉子，最高轉速達到8.5萬轉/分鐘，最大振幅小於4微米。
