[发明专利]离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法

权利要求书

1.一种离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：包括以下步骤：

①针对匹配目标内燃机，确定其多个工作海拔高度对应进气状态和对应运行工况点特点，计算推导内燃机和压气机工作边界条件；

②依据内燃机的结构参数，基于内燃机一维热力循环模型计算内燃机变海拔性能的全工况目标参数；

③根据所述步骤①所得压气机工作边界条件，依据压气机基本结构参数，基于离心压气机三维通流模型确定压气机关键几何参数作为多工况设计的优化变量；

④基于内燃机变海拔全工况增压通流联合仿真平台，以所述步骤③所得压气机关键几何参数为优化输入变量，计算内燃机变海拔全工况性能参数；

⑤判断所述步骤④所得内燃机变海拔全工况性能参数是否达到所述步骤②中确定的目标值，当达到目标值时，输出压气机通流设计结构参数值；否则，通过设计算法优化调整压气机关键几何参数，返回所述步骤③。

2.根据权利要求1所述的离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：上述步骤①内燃机工作边界条件包括最大爆发压力、排气温度和排放量，约束条件可写成表达式:

最大爆发压力限制：P_max≤P_max,lim；

排气温度限制：T_ex≤T_ex,lim

排放量限制：q_ex≤q_ex,lim

其中，P_max为缸内最大爆发压力；T_ex为排气温度；q_ex为某特定排放污染物排放量；

压气机工作边界条件包括：进口总温、进口总压、质量流量和转速，约束条件可写成表达式:

喘振边界限制：

堵塞边界限制：

最高转速限制：N_max≥N_max,lim

其中，为压气机转速喘振边界流量，按增压发动机低速工况进气量需求设定其上限为压气机转速堵塞边界流量，按增压发动机全负荷最高转速工况进气量需求设定其下限为N_max为离心压气机全工况最高转速。

3.根据权利要求1所述的离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：上述步骤②中，内燃机的结构参数包括内燃机进排气系统的结构参数、气缸参数和内燃机运行参数。

4.根据权利要求1所述的离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：上述步骤②中，内燃机变海拔性能的全工况目标参数包括：不同海拔条件下，内燃机全负荷功率及该功率对应的扭矩和燃油消耗率，全负荷条件下内燃机对应喘振裕度；部分负荷功率及该功率对应扭矩和燃油消耗率；压气机性能目标参数包括：增压比、流量范围、效率和转速。

5.根据权利要求1所述的离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：上述步骤③中压气机基本结构参数包括：压气机进口叶尖半径、压气机进口叶根半径、压气机进口叶片角、压气机出口叶高、压气机出口后弯叶片角、压气机叶轮出口半径、压气机叶轮厚度、压气机扩压器出口半径和分流叶片位置分布。

6.根据权利要求1所述的离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法，其特征在于：上述述步骤③中压气机关键几何参数包括：离心压气机叶轮进口相对直径D₁/D₂、进口叶尖叶片角β_1t、出口相对宽度b₂/D₂和出口后弯角β_2b。