[发明专利]一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法

权利要求书

1.一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立燃料电池车用离心压缩机气动性能解析模型，以得到离心压缩机压比特性；

S2、基于Moore-Greitzer喘振模型，结合步骤S1得到的离心压缩机压比特性，建立离心压缩系统喘振模型；

S3、对离心压缩系统喘振模型进行线性化处理，并基于李雅普诺夫间接法确定离心压缩系统的失稳条件，以此构建离心压缩系统喘振边界预测模型，通过数值计算求解不同转速工况下离心压缩系统的最小质量流量，即预测得到离心压缩系统的喘振边界。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述步骤S1具体是通过构建离心压缩机气动性能解析模型，以得到离心压缩机压比ψ(m_c,ω)与质量流量m_c、转速ω的关系。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述步骤S2建立的离心压缩系统喘振模型具体为：

其中，p_p为压缩系统容腔压力，p₀为外界环境压力，V_p为压缩系统容腔体积，a₀为声速，k_t为电磁阀特性参数，A为压缩机面积，L_c为压缩系统管道长度。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、求取离心压缩系统喘振模型的平衡点；

S32、通过坐标变换将离心压缩系统喘振模型的平衡点转移至原点，以得到坐标变换后的离心压缩系统喘振模型；

S33、将离心压缩系统喘振模型在原点处进行线性化处理，得到离心压缩系统的系统矩阵；

S34、根据离心压缩系统的系统矩阵，基于李雅普诺夫间接法确定离心压缩系统的失稳条件，以构建离心压缩系统喘振边界预测模型；

S35、基于离心压缩系统喘振边界预测模型，通过数值计算求解不同转速工况下离心压缩系统的最小质量流量，即预测得到离心压缩系统的喘振边界。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述离心压缩系统喘振模型的平衡点具体为：

其中，p_p0为平衡点的压缩系统容腔压力，m_c0为平衡点的质量流量。

6.根据权利要求5所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述步骤S32中坐标变换后的离心压缩系统喘振模型具体为

其中，为坐标变换后的质量流量，为坐标变换后的压缩系统容腔压力。

7.根据权利要求6所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述离心压缩系统的系统矩阵具体为：

其中，A为压缩系统的系统矩阵，为压缩机压比对质量流量的偏导数。

8.根据权利要求7所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述离心压缩系统的失稳条件具体为：

当满足上述失稳条件时，则离心压缩系统发生喘振现象。

9.根据权利要求8所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述离心压缩系统喘振边界预测模型具体为：

F(ω,m_c)＝tr(A)＝0

其中，函数F为系统矩阵A的迹。

10.根据权利要求4～9任一所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振边界预测方法，其特征在于，所述步骤S35具体是将设定的不同转速代入离心压缩系统喘振边界预测模型，并采用Levenberg-Marquardt算法求解得到各转速工况下离心压缩系统在稳定工况的最小质量流量，即得到各转速工况下离心压缩系统的喘振边界。