[发明专利]一种基于双堆流量分配一致性的空气进气歧管设计方法

权利要求书

1.一种基于双堆流量分配一致性的空气进气歧管设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、检测双堆在运行时的内阻变化，确定上电堆和下电堆之间是否存在空气流量分配问题；

S2、采集双堆系统运行参数并建立数学模型，分析出现流量分配不一致关键点；

步骤S2中，系统运行参数包括电流、空气过量系数、气体密度、空压、水压、电堆功率、电压、气体流量、进口湿度、氢压、损耗功率、系统功率；

步骤S2中，数学模型的建立包括：

S21、简化歧管结构，并标出歧管的五处关键节点并标注序号：

标注下堆主管进口端端口处为1、下堆主管与下堆支管的连接点处为2、下堆支管出口端端口处为5、上堆主管中点处为3、上堆主管与上堆支管的连接点处为4、上堆支管出口端端口处为6；

S22、假设上电堆与下电堆进口气体流量Q相等，求各段压损ΔP

根据以下公式(1)得到上下堆气体流量：

Q₁＝2*Q_2-5＝2*Q_4-6 (1)

根据以下公式(2)得到在1-2-5处的局部压损，即下堆压损：

根据以下公式(3)得到上下堆流量一致时在3-4-6处的局部压损，即上堆压损：

根据以下公式(4)得到上下堆管路之间存在的压差：

ΔP＝ΔP_1-2-5-ΔP_3-4-6 (4)

式中，ζ为阻力系数，无单位，通过查阻力系数表得到；ρ为气体密度，单位为kg/m³；ΔP为压损，单位为KPa；Q为气体流量，单位为m³/s；v为进气速度，单位为m/s，通过公式(5)计算得到；

S23、根据计算结果分析并得出结论

1)上堆压损小于下堆压损，因此进入上堆流量偏大；

2)上下堆压差主要来源于主管与支管之间的局部压力损失；

S3、根据压阻特性，基于双堆流量分配一致性优化歧管结构设计参数；

步骤S3中，根据步骤S2中的模型计算结果分析选取优化方案：支管直径决定入堆流量及入堆压力，故在方案优化中不做调整，优化方向为改变歧管主管管径，以使上下堆管路压损平衡达到流量分配均匀性，具体的，为提高上堆2-4-6管路的压损，在3-4处采用变径；

确定好优化方案后，拟合阻力系数与直径比的线性关系，并将其带入到公式(4)中，选取压差最接近0时的变径段直径D_3-4。

2.根据权利要求1所述的一种基于双堆流量分配一致性的空气进气歧管设计方法，其特征在于，步骤S1中，通过高频内阻仪检测双堆的内阻变化，内阻越大表明流量越大。

3.根据权利要求1所述的一种基于双堆流量分配一致性的空气进气歧管设计方法，其特征在于，步骤S1中，确定双堆是否存在空气流量分配问题时需排除电堆自身引起的内阻差异：电堆通过点胶的形式组装，不会出现电堆差异引起内阻差异。