[发明专利]一种高速压缩机在变高度下的参数扰动分析方法

摘要

本发明涉及一种高速压缩机在变高度下的参数扰动分析方法，建立离心压缩机入口空气压力模型，继而建立变高度条件下离心压缩机静态模型，利用变高度条件下离心压缩机静态模型，固定压缩机的高度，当转速变化时，以“空气压力”为纵坐标，以“空气流量”为横坐标，作出压缩机的“流量‑压力”曲线；然后改变压缩机的高度变量h，分别得到不同高度下的“流量‑压力”曲线；根据压力曲线，分析空气温度、空气比热容、空气密度和空气压力的扰动对离心压缩机特性的影响。有益效果是：在建立离心压缩机变高度模型的基础上，提出了一种在变高度下离心压缩机的参数扰动分析方法，该方法研究了空气密度、空气压力、空气温度和空气比热容的扰动对压缩机特性的影响。

主权项

1.一种高速压缩机在变高度下的参数扰动分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立离心压缩机入口空气压力模型：当离心压缩机所处高度h≤11000m时：式中：ph为当前高度下的空气压力，p0为海平面空气压力，L为温度递减率，T0为海平面温度，h为海平面以上的高度，h0为大气层底部的高度，R为气体常数，g0为重力加速度，Ma为空气摩尔质量；当离心压缩机所处高度11000m≤h≤20000m时：式中，ps为大气层底部压力，hs为大气层底部高度，Ts为大气层底部温度；p_s为11000m≤h≤20000m时的步骤2、建立离心压缩机入口空气密度模型：式中：Z为压缩因子，Th为空气温度，Mv为水蒸气的摩尔质量，xv为水蒸气的摩尔分数，气体视为理想气体；所述式中：H为空气的相对湿度，p_v为水蒸气分压，p_sv为饱和水蒸气分压，实际计算过程中将相对湿度设定为一个常量；步骤3、建立变高度条件下离心压缩机静态模型：式中，η(ωcp,mcp)为压缩效率，Δhideal为理想比焓，cp为恒定压力下的比热容，cv为恒定体积下的比热容，κ＝cp/cv为比热容比；所述η(ωcp,mcp)Δhideal＝Δht‑Δhi‑Δhf‑Δhoth式中，Δht为总的焓增加量，Δhi为冲击损耗引起的焓变，Δhf为摩擦损耗引起的焓变，Δhoth为其他损耗引起的焓变；所述焓变为：式中，r1为平均引导半径，r2为叶片半径，kf为流体摩擦因子，mcp为压缩机的质量流量，ωcp为压缩机的转速；所述变量μ和α为：式中，β1b为叶片入口角度，β2b为转子叶片角度，ρa(h)为入口流体密度，A1为流通面积，σ为滑移因子；步骤4：利用步骤3的变高度条件下离心压缩机静态模型，设定压缩机在0km高度下，当转速变化时，以“空气压力”为纵坐标，以“空气流量”为横坐标，作出压缩机的“流量‑压力”曲线；然后改变压缩机的高度变量h，分别得到不同高度下的“流量‑压力”曲线；根据压力曲线，分析空气温度、空气比热容、空气密度和空气压力的扰动对离心压缩机特性的影响。