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(huán)工質(zhì)可減少壓縮耗功，提高循環(huán)效率。以超臨界二氧化碳為工質(zhì)的布雷頓循環(huán)適用于太陽能、核能、余熱利用等多個領(lǐng)域，被認(rèn)為是當(dāng)前最具有發(fā)展前景的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之一。循環(huán)中超臨界二氧化碳渦輪機高參數(shù)與高性能的特點對軸承提出高DN值（軸的轉(zhuǎn)速×軸承內(nèi)徑）、高穩(wěn)定性的要求。

研究所分布式供能與可再生能源實驗室楊金福項目組長期從事高速微型動力裝置軸承及轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性研究，目前重點關(guān)注以超臨界二氧化碳工質(zhì)潤滑的可傾瓦軸承的潤滑機理與穩(wěn)定性控制研究。研究人員拓展了頻率擾動方法，提出了含擾動密度、粘度、擾動雷諾數(shù)與湍流系數(shù)的完整變量頻率擾動方法，基于此方法，開展超臨界二氧化碳可傾瓦軸承靜特性（壓力分布、雷諾數(shù)、承載特性）、動特性（剛度與阻尼特性）與穩(wěn)定性的理論分析與數(shù)值仿真研究。

圖1：S-CO2軸承動態(tài)剛度與阻尼求解流程、擾動壓力分布

同時，研究人員設(shè)計并搭建20kW功率等級超臨界二氧化碳渦輪發(fā)電實驗裝置，額定運行轉(zhuǎn)速50000r/min，額定發(fā)電功率20kW。該實驗裝置能夠進(jìn)行S-CO2密封裝置、軸承及轉(zhuǎn)子非線性動力學(xué)特性研究。

圖220kWS-CO2渦輪發(fā)電裝置—位于廊坊研發(fā)中心

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