海水淡化是解决水资源危机的重要途径,透平式能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键装置之一,可以大幅降低系统运行能耗和造水成本。透平式能量回收一体机集透平与增压泵于一体,对海水淡化系统中的高压浓盐水进行余能回收。由于一体机的工作转速较高,所以转子系统受到的流体激励力会对一体机转子系统稳定性造成不利影响。为了确保透平式能量回收一体机的安全稳定运行,有必要对其转子系统的动力学特性进行系统和深入的研究,本文主要研究内容及成果如下:针对轴颈倾斜的水润滑轴承进行静特性研究。通过MATLAB对稳态雷诺方程进行数值计算迭代求解,计算出轴颈倾斜时的水膜压力分布、水膜承载力以及承载力矩等参数,分析了轴承结构参数以及转子运行工况对轴颈倾斜时水润滑轴承静特性的影响,研究结果表明:轴颈发生倾斜时,轴承水膜厚度在轴向发生改变,将导致水膜压力产生力矩,当水膜产生的力矩较大时,会使转子稳定性变差;改变轴承的长径比对轴承水膜产生的力矩影响不大;随着转子转速的增加,转速对轴承水膜力矩的影响越明显。针对透平式能量回收一体机转子系统轴承在中间支撑、载荷在两端的结构特点,建立了四自由度水润滑轴承-转子系统模型,提出了一种通过联立转子动力学方程与瞬态雷诺方程求解四自由度非线性轴心轨迹的计算方法,对考虑周期性载荷时的非线性轴心轨迹进行深入研究。针对透平式能量回收一体机轴承-转子系统,对比了轴颈对中与倾斜两种情况下的非线性轴心轨迹,结果表明叶轮受到的水力激振力相位差对转子稳定性影响较为明显,当主轴两端载荷无相位差时,转子不发生倾斜,随着相位差越大,转子的倾斜角度越大,转子越不稳定。所以在主轴两端安装叶轮时应保持叶片相位角相同,可提高转子稳定性。介绍了水润滑轴承动力特性系数的理论计算方法,基于MATLAB对水润滑轴承动力特性系数进行数值计算,分析了水润滑轴承不同参数以及转子运行工况对轴承动力特性系数的影响;通过Workbench仿真软件分别对水润滑轴承-转子系统在干模态、湿模态以及有预应力三种情况进行模态分析,结果表明当转子系统运行工况发生改变时,转子动力特性系数发生变化,当载荷增大时,转子刚度、阻尼系数增大;该转子在额定工况n=2000r/min运行时,转子的模态为刚体模态,不发生弯曲变形;相较于转子在空气中的固有频率,转子在湿模态下由于受到水膜阻尼影响,转子系统的固有频率减小。搭建了水润滑轴承-转子试验台,通过试验方法探究了水润滑轴承水膜在周向的压力分布以及运行工况对转子轴心轨迹的影响。试验结果表明:轴承的进口压力对转子轴心轨迹有一定影响,转子转速较小时,转子运行不稳定,随着转速的增大,水膜压力增大以至于轴承对转子的支撑力增大,转子稳定性提高;水润滑轴承在周向方向的水膜压力呈现先增大后减小的变化趋势,与理论相符合,增大轴承进口压力会使水膜压力增大,提高轴承的承载力,但同时压力幅值也明显增大,导致水膜振荡加剧,不利于转子稳定运行;轴承转速的大小对水膜周向压力大小的影响较为明显,增大转子转速使水膜周向压力值增大,通过压力脉动频域图发现主频幅值下降,说明转子转速较大时轴承的润滑性能增强,有利于提高转子系统的稳定性。