[发明专利]一种超高速离心式空气压缩机高空特性分析方法

摘要

本发明涉及一种超高速离心式空气压缩机高空特性分析方法，以空气压力作为压缩机入口空气压力，与高度数据进行拟合，得到空气压力与高度关系表达式；以空气密度作为压缩机入口空气密度，与高度数据进行拟合，得到空气密度与高度关系表达式；建立压缩机静态和动态模型，在固定高度下，在0～28万转/分的转速范围，以阶梯3万转/分改变压缩机转速，做仿真计算一系列得到离心式压缩机工作特性曲线。有益效果是压缩机在高空状态下工作时，高度的变化引起了压缩机入口空气密度、入口压力、空气比热容和空气温度的变化，高空特性的研究考虑了高度变化对压缩机压力、流量及转速特性的影响，保证了压缩机在高空条件下的高效率运行。

主权项

一种超高速离心式空气压缩机高空特性分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1：查询得到某一高度范围内的空气压力和空气密度，随高度的变化关系数据；以空气压力作为压缩机入口空气压力，与高度数据进行拟合，得到空气压力与高度关系表达式p0(h)＝0.9864‑8×10‑5h以空气密度作为压缩机入口空气密度，与高度数据进行拟合，得到空气密度与高度关系表达式ρair(h)＝1.25‑0.0001h所述高度范围0～20000米，变化阶梯为1000米；步骤2：建立高空条件下离心式压缩机静态模型p＝ψc(ω,m,h,T0)·p0(h)其中，ψc(ω,m,h,T0)=(1+μr22ω2-r12(ω-αm)22-kfm2cpT0)K/K-1]]>μ=σ(1-cotβ2bρair(h)A1r1ωm)]]>α=cotβ1bρair(h)A1r1]]>式中，ω为转轴的旋转速度，m为压缩机输出气体质量流量，h为压缩机运行高度，T0为入口停滞温度，r1为平均引导半径，r2为叶片半径，kf为流体摩擦因子，cp为恒压下的特定温度，cv为恒体积下的特定温度，比热容比K＝cp/cv，β1b为叶片入口角度，β2b为转子叶片角度，ρair(h)为入口流体密度，A1为流通面积，σ为滑移因子；步骤3：建立高空条件下离心式压缩机动态模型p·=a012Vp(m-mt(p))m·=A1Lc(ψc(ω,m,h,T)p0(h)-p)ω·=1J(τd-τc)]]>式中，p为气体压力，Vp为容腔的体积，m为压缩机输出气体质量流量，mt(p)为节流阀出口处的气体质量流量，A1为流通面积，Lc为管道长度，p0为入口压力，ω为转轴的旋转速度，J为压缩机惯性指数，τd为驱动转矩，τc为压缩机负载转矩所述kt是与节流阀开度成正比的参数，查压缩机性能表得到；步骤4、超高速离心式空气压缩机高空特性分析：条件：在固定高度下，在0～28万转/分的转速范围，以阶梯3万转/分改变压缩机转速；仿真计算步骤2压缩机静态模型，得到表达某一高度下的离心式压缩机静态工作特性的系列数据，以系列数据得到离心式压缩机工作特性曲线；仿真计算步骤3压缩机动态模型，得到表达某一高度下的离心式压缩机动态工作特性的下列系列数据，以系列数据得到下列离心式压缩机工作特性曲线：压缩机输出压力动态特性以及曲线；压缩机转速变化以及曲线；压缩机输出流量动态特性以及曲线。