[發明專利]一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法

有效

• 申請號: 202110574118.5
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113283080B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 武穎韜;劉傳勝;湯成龍;黃佐華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/28;G16C20/10;F04B49/06;F04B49/20;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、建立快速壓縮機的散熱模型，散熱模型的計算域包括一維的燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元，并將燃燒室計算單元劃分為多個氣體物質的量相等的子單元；

步驟2、確定在燃燒室計算單元中子單元的總體積不變情況下，燃燒室壓力由于散熱和氣體質量傳遞導致的壓力下降的預測曲線；

所述壓力下降的預測曲線的確定方法如下：

S2.1、根據動量守恒定律確定當前時間步長下燃燒室和活塞間隙的氣體的物質的量變化率，以及燃燒室中每個子單元的氣體的物質的量變化率；

S2.2、根據燃燒室和活塞間隙的氣體的物質的量變化率，以及燃燒室中每個子單元的氣體的物質的量變化率，并結合列能量方程和相鄰兩個子單元的距離，得到當前時間步長下活塞縫隙的溫度變化率和燃燒室中每個子單元的溫度變化率；

S2.3、根據燃燒室中各子單元的物質的量變化率和溫度變化率，對當前時間步長下燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元的溫度、氣體的物質的量進行更新；

S2.4、根據更新后的燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元的溫度變化率和氣體的物質的量變化率，進行無熱補償情況下燃燒室的壓力更新，得到當前時間步長下的燃燒室壓力；

S2.5、將更新后的當前時間步長下的燃燒室計算單元和活塞間隙計算單元的溫度、氣體的物質的量以及燃燒室的壓力作為下一個時間步長的輸入，重復執行步驟S2.1-S2.4，得到無熱補償情況下燃燒室壓力下降的預測曲線；

步驟3、將燃燒室的壓力下降的預測曲線與快速壓縮機實驗測量的壓力曲線進行對比，根據實驗壓力曲線修正散熱模型中氣體的換熱系數、子單元數量和時間步長；

步驟4、將修正后的換熱系數、子單元數量和時間步長作為散熱模型的輸入，在燃燒室各子單元的壓力恒定的情況下，確定實現燃燒室熱補償時燃燒室體積變化量；

步驟5、根據燃燒室體積變化量確定燃燒室熱補償時活塞的運動速度曲線，根據活塞運動速度曲線對快速壓縮機的活塞運動速度進行控制，完成快速壓縮機燃燒室內的熱補償。

2.根據權利要求1所述的一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法，其特征在于，步驟S2.1中氣體的物質的量變化率的方法如下：

根據動量守恒定律確定當前時間步長下燃燒室流入活塞間隙的氣體流速；

根據當前時間步長下燃燒室流入活塞間隙的氣體流速，得到當前時間步長下燃燒室和活塞間隙的氣體傳遞率，以及燃燒室中每個子單元的氣體傳遞率。

3.根據權利要求1所述的一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法，其特征在于，步驟S2.2中活塞縫隙的溫度變化率的確定方法如下：

根據當前時間步長下活塞間隙的氣體傳遞率對活塞縫隙列能量方程進行求解，得到當前時間步長下活塞縫隙的溫度變化率。

4.根據權利要求1所述的一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法，其特征在于，步驟S2.2中燃燒室中每個子單元的溫度變化率的確定方法如下：

根據得到的當前時間步長下燃燒室各個子單元的氣體傳遞率，以及相鄰兩個子單元的距離，對燃燒室內各子單元列能量方程，可求解得到當前時間步長下每個子單元的溫度變化率。

5.根據權利要求4所述的一種快速壓縮機燃燒室熱補償的方法，其特征在于，所述相鄰兩個子單元的距離的計算方法如下：

首先，確定子單元內氣體的物質量和溫度；

然后，根據燃燒室的子單元的溫度并結合理想氣體狀態方程，得到每個子單元的體積；

最后，根據每個子單元的體積確定相鄰兩個子單元之間的距離。