文档名：空间自由活塞斯特林发电机气体轴承研究
摘要：自由活塞斯特林发电机具有可靠性高,使用寿命长,可适应多种形式的热源等优点,在深空探测和探月工程领域具有广泛的应用前景.气体轴承技术作为发电机的关键技术之一,可使活塞实现无接触的支撑,并做高频往复运动,从而提高发电机的可靠性.为了研究发电机在实际运行过程中气体轴承的特性,建立了气体轴承耦合间隙密封的三维计算模型,通过CFD数值模拟对流场进行了求解,分析了在交变流动下气体轴承承载力以及耗气量的变化规律,发现随着压缩腔的压力变化,气体轴承提供的承载力呈周期性变化趋势,承载力与供气压力及偏心率呈正相关关系.增大气体轴承节流孔孔径,可使承载力变大,但一个周期下的耗气量将增多.对于所研究的千瓦级发电机,动力活塞采用直径为0.1mm的节流孔,在交变流动下,气体轴承最小可以产生1200N/mm的径向支撑刚度,符合设计需求.
Abstract：Thefree-pistonStirlinggeneratorhastheadvantagesofhighreliability,longservicelifeandadaptabilitytovariousformsofheatsources,whichhasawideapplicationprospectindeepspaceexplorationandlunarexploration.Asoneofthekeytechnologiesofthegenerator,gasbearingtechnologycanmakethepistonrealizenon-contactsupportanddohigh-frequencyreciprocatingmo-tion,whichimprovesthereliabilityofthegenerator.Inordertostudythecharacteristicsofgasbear-ingintheactualoperationprocessofgenerator,athree-dimensionalcalculationmodelofgasbearingcoupedclearancesealwasestablished.BasedontheresultscalculatedbyCFDnumericalsimulation,thecharacteristicsofbearingcapacityandgasconsumptionunderoscillatingflowwereanalyzed.Itisfoundthatthebearingcapacityprovidedbythegasbearingvariesperiodicallywiththevariationofthepressureofthecompressionchamber.Thebearingcapacityispositivelycorrelatedwithsupplypressureandeccentricity.Whenthediameterofthethrottleholeofthegasbearingisincreased,thebearingcapacitywillbelarger,butthegasconsumptionunderonecyclewillalsoincrease.Forthekilowatt-classgeneratorstudied,thepowerpistonadoptsthethrottleholeswithadiameterof0.1mm.Thegasbearingscanprovideaminimumradialsupportstiffnessof1200N/mmunderoscillat-ingflow,whichcanmeetthedesignrequirements.
作者：杨明卓 牟健 林明嫱 洪国同 Author：YANGMingzhuo MOUJian LINMingqiang HONGGuotong
作者单位：中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室,北京100190;中国科学院大学,北京100049中国科学院理化技术研究所空间功热转换技术重点实验室,北京100190
刊名：电源技术 ISTICPKU
Journal：ChineseJournalofPowerSources
年，卷(期)：2024, 48(3)
分类号：TM31
关键词：自由活塞斯特林发电机 气体轴承 承载特性 CFD模拟
Keywords：freepistonStirlinggenerator gasbearing bearingcharacteristic CFDsimulation
机标分类号：TH137TB651V476
在线出版日期：2024年5月15日
基金项目：中国科学院重点部署项目空间自由活塞斯特林发电机气体轴承研究[
期刊论文] 电源技术--2024, 48(3)杨明卓 牟健 林明嫱 洪国同自由活塞斯特林发电机具有可靠性高,使用寿命长,可适应多种形式的热源等优点,在深空探测和探月工程领域具有广泛的应用前景.气体轴承技术作为发电机的关键技术之一,可使活塞实现无接触的支撑,并做高频往复运动,从而提高...参考文献和引证文献
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