以透平、电机为代表的旋转机械在工作中不可避免地产生各种损失

,一方面,损失降低能量转换效率,另一方面,损失最终转换成热量使相关部件温度升高,给设备的高效和安全运行带来严重问题

。因此,旋转机械中的损失是研究热点之一。

旋转机械由静子和转子构成,为避免动静碰摩,静子和转子之间会预留一定间隙。通常情况下,间隙内会充满流体,当转子旋转时运动的转子与流体之间发生相对运动,产生摩擦损失,消耗机械能。

研究表明,在大型低速且工质压力不高的旋转机械内,摩擦损失通常可忽略不计。在小型高转速旋转机械内,尤其当工质压力较高时,摩擦损失则成为了损失的主要来源,在美国桑迪亚国家实验室设计的超临界二氧化碳(sCO

)高速原理样机中,摩擦损失约占总损失的37.5%

。

人之生也柔弱，其死也坚强。 万物草木之生也柔脆，其死也枯槁。 故坚强者死之徒，柔弱者生之徒。 是以兵强则不胜，木强则兵。 强大处下，柔弱处上。

实际上,早在20世纪就有学者对间隙内的摩擦损失进行实验测量,并在此基础上提出预测摩擦损失的模型。目前,常见的摩擦损失模型有4种

:Wendt、Bilgen等分别提出了适用于光滑壁面的摩擦损失模型,其模型同时考虑了流动状态和泰勒涡的影响;Vrancik、Yamada等在理论和实验研究基础上也分别提出了摩擦损失模型,与Wendt和Bilgen模型不同的是,这两种模型仅考虑了流动状态影响。需要指出的是,虽然以上4种损失模型均是基于实验结果得出,但是对于同一工况,有些损失模型的预测结果偏差远超过了工程可接受的程度,实际无法应用。……