[发明专利]一种燃料电池车用离心压缩系统喘振预测方法

权利要求书

1.一种燃料电池车用离心压缩系统喘振预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、构建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气动力学模型；

S3、通过试验测量得到离心压缩机喘振工况下的压力振荡，对压力振荡进行快速傅里叶变换，得到喘振频率；

利用喘振频率对步骤S2建立的喘振气动力学模型进行参数识别；

对转速以及识别后的参数进行拟合，以得到全转速工况下的离心压缩系统喘振模型；

S4、将离心压缩机的转速和节流阀开度输入离心压缩系统喘振模型，输出得到对应的动态质量流量和气体压力，即得到喘振预测结果。

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预测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、根据步骤S1得到的离心压缩机压比特性，建立Moore-Greitzer喘振模型；

S22、对Moore-Greitzer喘振模型进行修正，得到离心压缩系统喘振气动力学模型。

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预测方法，其特征在于，所述步骤S22具体是考虑离心压缩机不同工况下的出口气体温度对声速的影响、同时在Moore-Greitzer喘振模型中引入离心压缩系统的修正体积，以对Moore-Greitzer喘振模型进行修正。

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预测方法，其特征在于，所述步骤S21建立的Moore-Greitzer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。

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预测方法，其特征在于，所述离心压缩机不同工况下的出口气体温度对声速的影响具体通过以下公式体现：

其中，T_out为离心压缩机的出口气体温度，T_in为离心压缩机的进口气体温度，γ为比热比。

7.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预测方法，其特征在于，所述离心压缩系统的修正体积具体为：

ΔV_p＝V_p-L_c×A₁

其中，A₁为压缩系统容腔压力，ΔV_p为修正体积。

8.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预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体是利用喘振频率对步骤S2建立的喘振气动力学模型中的修正体积进行识别。

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预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31、试验测量得到离心压缩机在不同转速工况下喘振时的压力振荡；

S32、对测量得到的压力振荡数据进行快速傅里叶变换，得到对应的喘振频率；

S33、根据喘振频率识别喘振气动力学模型中的修正体积；

S34、基于识别的修正体积，进一步拟合得到修正体积与转速的关系表达式，将该关系表达式代入喘振气动力学模型，即得到全转速工况下的离心压缩系统喘振模型。

10.根据权利要求9所述的一种燃料电池车用离心压缩系统喘振预测方法，其特征在于，所述步骤S34具体是采用多项式拟合的方式拟合得到修正体积与转速的关系表达式。