针对EAST低温系统中现有俄罗斯氦透平膨胀机运行不稳定性的实际问题,等离子体物理研究所得到了中科院知识创新重要方向性项目的支持.EAST全超导托卡马克装置低温系统氦透平膨胀机关键技术研究(NO.KJCX2-YW-N16),本论文针对其中的静压气体轴承一转子不稳定性展开的,是此项目研究的一个方面,为今后实现全气体轴承透平膨胀机国产化生产打下基础。　　 本论文首先调研了国内外气体轴承一转子及透平膨胀机的发展状况,从气体轴承一转子稳定性出发提出了本课题研究的内容。　　 分别基于工程设计法、有限差分解Reynolds方程法和CFD模拟法,编写了多套用于分析静压径向和止推气体轴承性能的计算程序,并且对三种方法进行了比较。有限差分解Reynolds方程法计算精度高,可以用于对静压径向气体轴承进行参数化设计,亦可用于对静压气体轴承静、动态性能的研究,分别从理论和实验角度验证了有限差分解Reynolds方程程序的可靠性:并且讨论了前端角y、网格数与收敛精度δ以及姿态角θ对计算结果精度的影响。　　 基于有限差分解Reynolds方程法对静压气体轴承进行了优化设计,研究内容包括:不同供气工质对气体轴承性能影响:小孔直径d与气膜间隙h0优化;孔边距对轴承性能的影响;环面节流器与小孔节流器比较;小孔堵塞分析等。节流小孔如果发生堵塞,气膜内可能发生未知的超音速流或激波现象,从而会影响气体轴承的性能,本文提出了CFD分析法和压力分布法两种方法判断节流小孔是否发生堵塞。　　 本论文对影响气体轴承一转子稳定性的同步涡动和半速涡动进行了研究,从振动特征提取角度搭建了可以用于研究气体轴承一转子稳定性的实验平台,波德图可以看出升速过程的系统临界转速;频谱图(包括瀑布图)可以用于分析半速涡动及气膜振荡;轴心轨迹图可以用于分析各种系统故障。　　 基于上述理论基础,对现有俄罗斯氦透平膨胀机气体轴承提出了改进措施,试验效果良好。利用改进的Riccati传递矩阵法编写了计算临界转速和不平衡量响应的计算程序,以现有透平B转子为对象,研究了支承刚度对临界转速的影响,在实际运行过程中,要尽量避免在临界转速附近停留。　　 最后利用购买的一高一低动平衡机,对其工作原理进行了分析,对透平B转子进行了低速和高速动平衡试验,并分析了现有低速软支承动平衡机动平衡精度并不能保证实际转子的动平衡精度等级,需要进行全速动平衡试验,介绍了全速动平衡机的试验原理。