[發明專利]一種超高速離心式空氣壓縮機高空特性分析方法在審

申請號：	201611085606.5	申請日：	2016-12-01
公開（公告）號：	CN106777927A	公開（公告）日：	2017-05-31
發明（設計）人：	趙冬冬;華志廣;譚博;竇滿峰;顏黎明	申請（專利權）人：	西北工業大學
主分類號：	G06F19/00	分類號：	G06F19/00
代理公司：	西北工業大學專利中心61204	代理人：	王鮮凱
地址：	710072 ***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種超高速離心空氣壓縮機高空特性分析方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于離心式空氣壓縮機的研究方法，涉及一種超高速離心式空氣壓縮機高空特性分析方法，特別是航空用超高速離心式空氣壓縮機在高空狀態下的特性研究方法。

背景技術

能源與環境問題給航空技術提出了更高的要求，氫燃料電池利用氫氣與氧氣的電化學反應，產生電子在外回路的流動，從而產生電能。氫燃料電池動力飛機具有噪音小、運行溫度低、易于維護、綠色環保等優點，在軍用與民用航空領域都有廣闊的運用空間，是航空工業發展的一個重要方向。

空氣壓縮機是氫燃料電池系統中最大的能量消耗設備，在最嚴重的情況下，可消耗約20％燃料電池所產生的能量。相對于容積式空氣壓縮機，離心式空氣壓縮機具有體積小、重量輕、流量輸出連續、噪音小、效率高等優點，從重量與氣體流量方面考慮，離心式空氣壓縮機更適合于航空用燃料電池系統。

離心式空氣壓縮機的工作特性一般用轉速、流量、壓力三者之間的關系來描述，高空環境下，離心式空氣壓縮機的進口空氣壓力遠低于標準大氣壓，由于進口壓力的改變，輸出的壓力、流量、轉速三者的關系隨之改變。建立高空條件下離心空氣壓縮機的模型，分析轉速、流量、壓力三者之間的耦合關系，有助于研究離心式空氣壓縮機高空環境下的工作特性。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種超高速離心式空氣壓縮機高空特性分析方法，該方法考慮了在運行高度不斷變化的情況下，離心式空氣壓縮機壓力、流量及轉速的動態特性關系。

技術方案

一種超高速離心式空氣壓縮機高空特性分析方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：查詢得到某一高度范圍內的空氣壓力和空氣密度，隨高度的變化關系數據；

以空氣壓力作為壓縮機入口空氣壓力，與高度數據進行擬合，得到空氣壓力與高度關系表達式p₀(h)＝0.9864-8×10^-5h

以空氣密度作為壓縮機入口空氣密度，與高度數據進行擬合，得到空氣密度與高度關系表達式ρ_air(h)＝1.25-0.0001h

所述高度范圍0～20000米，變化階梯為1000米；

步驟2：建立高空條件下離心式壓縮機靜態模型

p＝ψ_c(ω,m,h,T₀)·p₀(h)

其中，

式中，ω為轉軸的旋轉速度，m為壓縮機輸出氣體質量流量，h為壓縮機運行高度，T₀為入口停滯溫度，r₁為平均引導半徑，r₂為葉片半徑，k_f為流體摩擦因子，c_p為恒壓下的特定溫度，c_v為恒體積下的特定溫度，比熱容比K＝c_p/c_v，β_1b為葉片入口角度，β_2b為轉子葉片角度，ρ_air(h)為入口流體密度，A₁為流通面積，σ為滑移因子；