針對查表法外推能力不可靠以及采用單一曲線擬合法時在壓氣機不同工作區(qū)域的預測與外推精度不一致的問題,提出了一種船用大型壓氣機質(zhì)量流量分區(qū)域建模方法;通過定義區(qū)域劃分函數(shù),將壓氣機整個工作區(qū)域劃分為設計工況區(qū)、低轉(zhuǎn)速區(qū)、高轉(zhuǎn)速區(qū)與低壓比區(qū),通過對比與分析經(jīng)典的和近年提出的壓氣機質(zhì)量流量數(shù)學模型的預測和外推精度,為每個區(qū)域選擇精度最高的數(shù)學模型;為防止在動態(tài)仿真過程中當壓氣機運行點由其他區(qū)進入低壓比區(qū)時可能出現(xiàn)的不連續(xù)間斷點,應用一種曲線融合方法來保證等轉(zhuǎn)速線的平滑過渡;為驗證所提出的建模方法的正確性與有效性,將其應用于一臺船用大型低速二沖程柴油機仿真模型中開展穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)仿真試驗。研究結(jié)果表明:相比查表法,提出的建模方法可有效提升主機仿真模型增壓器轉(zhuǎn)速的穩(wěn)態(tài)預測精度,平均絕對百分誤差由3.54%下降至0.61%,在改變主機轉(zhuǎn)速與負載這2種瞬態(tài)工況下,壓氣機的運行點可平穩(wěn)、連續(xù)地由設計工況區(qū)過渡至非設計工況區(qū);提出的建模方法既能準確預測壓氣機設計工況區(qū)內(nèi)的已有樣本數(shù)據(jù)點,又能合理、穩(wěn)健地外推至非設計工況區(qū),既可直接應用于渦輪增壓發(fā)動機的動態(tài)仿真研究中,也可用于離線生成壓氣機在全工況范圍內(nèi)的性能... 

【文章來源】：交通運輸工程學報. 2020,20(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：17 頁

【部分圖文】：

壓氣機性能圖譜

圖2為壓氣機葉片進出口處的速度三角形,其中:U1為壓氣機葉片進口處葉梢圓周速度;C1和Cθ,1分別為葉片進口處氣流的絕對速度和切向(θ)分量;C2、Cθ,2和Cr,2分別為葉片出口處氣流的實際絕對速度、切向與法向(r)分量;C2,0、Cθ,2,0和Cr,2,0分別為理想條件下葉片出口處氣流的絕對速度及切向與法向分量;υ1為葉片進口處氣流的相對速度;υ2和υ2,0分別為實際與理想條件下葉片出口處氣流的相對速度;β和β0分別為實際與理想條件下葉片出口處的氣流角度。壓氣機葉片傳遞給空氣的功率P可表示為[1]

圖3為以A270-L59型船用大型壓氣機為研究對象得到的各轉(zhuǎn)速條件下ha與 m ? 的擬合結(jié)果,可知:在中、低轉(zhuǎn)速條件下,二者呈現(xiàn)出較強的線性關系,從而驗證了上述假設的合理性。圖4為利用前10條等轉(zhuǎn)速線所得到的d的估算結(jié)果,可知:各轉(zhuǎn)速條件下d估算結(jié)果的差異很小,其標準差僅為0.009 9 m,這在一定程度上驗證了利用d的算術(shù)平均值作為最終估算結(jié)果的合理性。Eriksson等[19]綜合分析了305組壓氣機數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)壓氣機的最大葉梢圓周速度Umax并未出現(xiàn)較大變化,其平均值約為515 m·s-1,進而可估算d為圖4 A270-L59型船用大型壓氣機葉片直徑估算結(jié)果

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種考慮傳熱現(xiàn)象的船用壓氣機等熵效率分區(qū)域建模方法[J]. 沈浩生,張均東,楊柏丞,賈寶柱.  船舶工程. 2020(07)
[2]兩級增壓對船用柴油機性能影響的試驗[J]. 李先南,黃立,張文正,平濤,王新權(quán),賀林.  內(nèi)燃機學報. 2020(02)



本文編號：3145403