[發(fā)明專利]一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法

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• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113688510A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設計）人: 左曙光;陳思越
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/14;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

1.一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、構建燃料電池車用離心壓縮機氣動性能解析模型，以得到離心壓縮機壓比特性；

S2、基于Moore-Greitzer喘振模型，結合步驟S1得到的離心壓縮機壓比特性，建立離心壓縮系統(tǒng)喘振氣動力學模型；

S3、通過試驗測量得到離心壓縮機喘振工況下的壓力振蕩，對壓力振蕩進行快速傅里葉變換，得到喘振頻率；

利用喘振頻率對步驟S2建立的喘振氣動力學模型進行參數(shù)識別；

對轉速以及識別后的參數(shù)進行擬合，以得到全轉速工況下的離心壓縮系統(tǒng)喘振模型；

S4、將離心壓縮機的轉速和節(jié)流閥開度輸入離心壓縮系統(tǒng)喘振模型，輸出得到對應的動態(tài)質量流量和氣體壓力，即得到喘振預測結果。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S1具體是通過構建離心壓縮機氣動性能解析模型，以得到離心壓縮機壓比ψ(m_c,ω)與質量流量m_c、轉速ω的關系。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下步驟：

S21、根據(jù)步驟S1得到的離心壓縮機壓比特性，建立Moore-Greitzer喘振模型；

S22、對Moore-Greitzer喘振模型進行修正，得到離心壓縮系統(tǒng)喘振氣動力學模型。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S22具體是考慮離心壓縮機不同工況下的出口氣體溫度對聲速的影響、同時在Moore-Greitzer喘振模型中引入離心壓縮系統(tǒng)的修正體積，以對Moore-Greitzer喘振模型進行修正。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S21建立的Moore-Greitzer喘振模型具體為：

其中，p_p為壓縮系統(tǒng)容腔壓力，p₀為外界環(huán)境壓力，V_p為壓縮系統(tǒng)容腔體積，a₀為聲速，k_t為電磁閥特性參數(shù)，A為壓縮機面積，L_c為壓縮系統(tǒng)管道長度。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述離心壓縮機不同工況下的出口氣體溫度對聲速的影響具體通過以下公式體現(xiàn)：

其中，T_out為離心壓縮機的出口氣體溫度，T_in為離心壓縮機的進口氣體溫度，γ為比熱比。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述離心壓縮系統(tǒng)的修正體積具體為：

ΔV_p＝V_p-L_c×A₁

其中，A₁為壓縮系統(tǒng)容腔壓力，ΔV_p為修正體積。

8.根據(jù)權利要求4所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S3具體是利用喘振頻率對步驟S2建立的喘振氣動力學模型中的修正體積進行識別。

9.根據(jù)權利要求8所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括以下步驟：

S31、試驗測量得到離心壓縮機在不同轉速工況下喘振時的壓力振蕩；

S32、對測量得到的壓力振蕩數(shù)據(jù)進行快速傅里葉變換，得到對應的喘振頻率；

S33、根據(jù)喘振頻率識別喘振氣動力學模型中的修正體積；

S34、基于識別的修正體積，進一步擬合得到修正體積與轉速的關系表達式，將該關系表達式代入喘振氣動力學模型，即得到全轉速工況下的離心壓縮系統(tǒng)喘振模型。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種燃料電池車用離心壓縮系統(tǒng)喘振預測方法，其特征在于，所述步驟S34具體是采用多項式擬合的方式擬合得到修正體積與轉速的關系表達式。