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子動力學特性研究，目前重點關注以超臨界二氧化碳工質潤滑的可傾瓦軸承的潤滑機理與穩定性控制研究。研究人員拓展了頻率擾動方法，提出了含擾動密度、粘度、擾動雷諾數與湍流系數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、承載特性）、動特性（剛度與阻尼特性）與穩定性的理論分析與數值仿真研究。

圖1：S-CO2軸承動態剛度與阻尼求解流程、擾動壓力分布

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

圖220kWS-CO2渦輪發電裝置—位于廊坊研發中心

以上研究得到了中科院重點部署項目，國家自然科學基金項目等項目的支持。