[發明專利]基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法

在審

• 申請號: 202010981030.0
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112270139A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 肖軍;舒悅;劉曉明;謝傳東;劉志龍;曹斌
• 申請（專利權）人: 合肥通用機械研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/15;G06F30/27;F04D17/16;G06T17/00
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

1.一種基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、建立用于存儲燃料電池離心壓縮機母型的母型庫，母型庫中各母型均關聯有對應的工況性能數據；

S2、獲取新機的設計參數，根據設計參數從母型庫中選擇目標母型，并采用模化設計方法計算新機的基本設計尺寸；

S3、基于所述基本設計尺寸獲取新機的氣動型線，并將氣動型線輸入預設的目標函數計算模型，以獲取新機的目標函數值；

S4、對新機的氣動型線進行優化，即基于所述目標函數計算模型獲得最優目標函數值對應的氣動型線作為優化型線；

S5、根據優化型線獲得新機樣機的三維結構造型。

2.如權利要求1所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，步驟S3中，目標函數計算模型的輸入為氣動型線的設計變量；氣動型線的設計變量根據預設的參數化模型獲得，參數化模型的輸入為設計變量，輸出為氣動型線；

該方法還包括以下步驟：

S6、結合新機的設計參數通過CFD計算獲得設計性能曲線，并通過樣機性能試驗獲得新機樣機的實際性能曲線；

S7、計算設計性能曲線與實際性能曲線的偏離度，并判斷偏離度是否超過預設的偏離范圍；

S8、是，則重新篩選設計變量建立參數化模型，然后返回步驟S3；否，則設計完成。

3.如權利要求2所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，步驟S7中，設計性能曲線與實際性能曲線的偏離度的計算方法為：將設計性能曲線與實際性能曲線均由喘振邊界至堵塞邊界分為M段；對各段結點的流量系數φ和性能參數η歸一化處理，進而對設計性能曲線與實際性能曲線相應結點的明可夫斯基距離求和，得到偏離度其中，φ_j和分別表示實際性能曲線上第j個節點的流量系數和設計性能曲線上第j個節點的流量系數，η_j和分別表示實際性能曲線上第j個節點的性能參數和設計性能曲線上第j個節點的性能參數，q為計算常數，q＞1。

4.如權利要求2所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，還包括步驟S9:將新機及對應的性能工況數據添加到母型庫中。

5.如權利要求1所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，步驟S1中所述工況性能數據包含母型的流量、進氣壓力、進氣溫度和壓比；步驟S2中，采用模化設計方法計算新機的基本設計尺寸的方法具體為：計算新機與目標母型的尺寸比q_m、p_in、T_in和ε分別表示目標母型的流量、進氣壓力、進氣溫度和壓比，q′_m、p′_in、T′_in和ε′分別表示新機的設計流量、進氣壓力、進氣溫度和設計壓比，q′_m、p′_in、T′_in和ε′均包含在所述設計參數中；m表示目標母型的多變指數；然后根據目標母型和尺寸比確定新機的基本設計尺寸。

6.如權利要求2所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，步驟S2中，還采用模化設計方法計算新機的當量設計轉速其中，n表示目標母型的設計轉速，設計轉速n包含在所述工況性能數據中。

7.如權利要求1所述的基于母型庫的燃料電池離心壓縮機氣動優化設計方法，其特征在于，步驟S1中，所述工況性能數據包括母型在各工況點的運行區域概率步驟S3中，目標函數計算模型的輸出為：壓縮機節能效率其中為新機在當量設計轉速和設計流量下CFD計算的壓比，ε′為新機的設計壓比，N表示預設的優化工況數，K表示全工況區域包含的工況點數量，k表示工況點的序號，表示新機在第k個工況點處CFD計算的等熵效率。