摘要：纳米磁流体在水轮机主轴密封中摩擦功耗计算及其性能一直是影响装置设计与应用研究的瓶颈。以悬浮在顺磁性载液中不平衡旋度Ω≠1/2(rotυ)的纳米磁流体为研究对象,通过Langevins,Navier-Stokes方程推导,得到纳米磁流体磁粒子摩擦功耗理论计算式,并且通过试验验证,试验与计算值相符。进一步的仿真研究发现,在水轮机主轴纳米磁流体密封装置中,齿槽(波谷)与极齿(波峰)对应的磁感应强度差值ΔB_(sum)对不平衡旋度影响较大,即ΔBsum越大,此处纳米磁流体不平衡旋度越明显,纳米磁流体不平衡扭矩越大、密封压差越大、密封能力越好、摩擦功耗越大,反之亦然。

摘要：水轮机磁悬浮导轴承是一种无油轴承,其工程可靠性一直没有很好的解决。作者应用理论分析方法及基于其Halbach阵列的动力学特性ANSYS仿真,对水轮机径向混合磁悬浮导轴承动力特性的非线性模型及其线性化方程进行研究,设计了一种水轮机径向混合磁悬浮导轴承。研究表明在单一自由度上水轮机径向混合磁悬浮导轴承具备自稳定的特性,其负刚度可以通过轴承永磁特性调节;单元磁环厚度越大,Halbach阵列的水轮机磁悬浮永磁导轴承径向磁力越大,一定程度内表现为近似线性,之后过渡到非线性趋势,最后磁力趋于某一定值;计算结果与仿真结果偏差小于0.69%。该研究结论为水轮机径向磁悬浮导轴承装置在工程应用中提供一定指导。