船用大型压气机质量流量分区域建模方法

发布时间：2021-04-18 11:35

　　针对查表法外推能力不可靠以及采用单一曲线拟合法时在压气机不同工作区域的预测与外推精度不一致的问题,提出了一种船用大型压气机质量流量分区域建模方法;通过定义区域划分函数,将压气机整个工作区域划分为设计工况区、低转速区、高转速区与低压比区,通过对比与分析经典的和近年提出的压气机质量流量数学模型的预测和外推精度,为每个区域选择精度最高的数学模型;为防止在动态仿真过程中当压气机运行点由其他区进入低压比区时可能出现的不连续间断点,应用一种曲线融合方法来保证等转速线的平滑过渡;为验证所提出的建模方法的正确性与有效性,将其应用于一台船用大型低速二冲程柴油机仿真模型中开展稳态与瞬态仿真试验。研究结果表明:相比查表法,提出的建模方法可有效提升主机仿真模型增压器转速的稳态预测精度,平均绝对百分误差由3.54%下降至0.61%,在改变主机转速与负载这2种瞬态工况下,压气机的运行点可平稳、连续地由设计工况区过渡至非设计工况区;提出的建模方法既能准确预测压气机设计工况区内的已有样本数据点,又能合理、稳健地外推至非设计工况区,既可直接应用于涡轮增压发动机的动态仿真研究中,也可用于离线生成压气机在全工况范围内的性能... 

【文章来源】：交通运输工程学报. 2020,20(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：17 页

【部分图文】：

压气机性能图谱

图2为压气机叶片进出口处的速度三角形,其中:U1为压气机叶片进口处叶梢圆周速度;C1和Cθ,1分别为叶片进口处气流的绝对速度和切向(θ)分量;C2、Cθ,2和Cr,2分别为叶片出口处气流的实际绝对速度、切向与法向(r)分量;C2,0、Cθ,2,0和Cr,2,0分别为理想条件下叶片出口处气流的绝对速度及切向与法向分量;υ1为叶片进口处气流的相对速度;υ2和υ2,0分别为实际与理想条件下叶片出口处气流的相对速度;β和β0分别为实际与理想条件下叶片出口处的气流角度。压气机叶片传递给空气的功率P可表示为[1]

图3为以A270-L59型船用大型压气机为研究对象得到的各转速条件下ha与 m ? 的拟合结果,可知:在中、低转速条件下,二者呈现出较强的线性关系,从而验证了上述假设的合理性。图4为利用前10条等转速线所得到的d的估算结果,可知:各转速条件下d估算结果的差异很小,其标准差仅为0.009 9 m,这在一定程度上验证了利用d的算术平均值作为最终估算结果的合理性。Eriksson等[19]综合分析了305组压气机数据,发现压气机的最大叶梢圆周速度Umax并未出现较大变化,其平均值约为515 m·s-1,进而可估算d为图4 A270-L59型船用大型压气机叶片直径估算结果

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种考虑传热现象的船用压气机等熵效率分区域建模方法[J]. 沈浩生,张均东,杨柏丞,贾宝柱.  船舶工程. 2020(07)
[2]两级增压对船用柴油机性能影响的试验[J]. 李先南,黄立,张文正,平涛,王新权,贺林.  内燃机学报. 2020(02)



本文编号：3145403