(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210746666.6 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 山东交通学院 地址 250357 山东省济南市长清大 学科技 园海棠路5 001号 (72)发明人 周稼铭　衣丰艳　任国红　侯永平　 魏中宝　李建威　胡东海　曹德明　 范志先　王成　郝冬　张财志　 (74)专利代理 机构 北京棘龙知识产权代理有限 公司 11740 专利代理师 张庆龙 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机 参数设置方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于负载激励幅值分析 的燃料电池空压机参数设置方法， 包括如下步 骤， S1， 构建超高速电动空压机数值方程和负载 激励模型； S2， 利用步骤S1中的负载激励模型， 在 不同一级导叶角条件下进行仿真， 获取负载激励 幅值的第一仿真结果； S3， 利用步骤S1中的负载 激励模型， 在不同二级导叶角条件下进行仿真， 获取负载激励幅值的第二仿真结果； S4， 根据步 骤S2中的第一仿真结果， 选 取第一仿真结果中的 最小负载激励幅值对应的一级导叶角， 作为第一 参数； S5， 根据步骤S3中的第二仿真结果， 选取第 二仿真结果中的最小负载激励幅值对应的二级 导叶角， 作为第二参数。 本发明能够降低超高速 电动空压 机在调速过程中产生的波动。 权利要求书2页 说明书17页 附图8页 CN 115310376 A 2022.11.08 CN 115310376 A 1.一种基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 用于燃料电池汽车上 的超高速电动空压机， 所述超高速电动空压机为两级离心式电动空压机， 所述两级离心式 电动空压 机内设有一级叶轮和二级叶轮； 其特征在于： 包括如下步骤， S1， 构建超高速电动空压 机数值方程和负载激励模型； S2， 利用步骤S1中的负载激励模型， 在不同一级导叶角条件下进行仿真， 获取负载激励 幅值的第一仿真结果； S3， 利用步骤S1中的负载激励模型， 在不同二级导叶角条件下进行仿真， 获取负载激励 幅值的第二仿真结果； S4， 根据步骤S2中的第一仿真结果， 选取第一仿真结果中的最小负载激励幅值对应的 一级导叶角， 作为第一 参数； S5， 根据步骤S3中的第二仿真结果， 选取第二仿真结果中的最小负载激励幅值对应的 二级导叶角， 作为第二 参数。 2.根据权利要求1所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 还 包括如下步骤， S6， 利用步骤S1中的负载激励模型， 在不同一级叶轮安装角条件下进行仿真， 获取负载 激励幅值的第三仿真结果； S7， 利用步骤S1中的负载激励模型， 在不同二级叶轮安装角条件下进行仿真， 获取负载 激励幅值的第四仿真结果； S8， 根据步骤S6中的第三仿真结果， 选取第三仿真结果中的最小负载激励幅值对应的 一级叶轮安装角， 作为第三 参数； S9， 根据步骤S7中的第四仿真结果， 选取第四仿真结果中的最小负载激励幅值对应的 二级叶轮安装角， 作为第四参数； S10， 将第一 参数、 第二 参数、 第三 参数和第四参数作为超高速电动空压 机的设计参数。 3.根据权利要求2所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 步骤S1中包括如下步骤， S11， 构建超高速电动空压 机的数值方程； S12， 构建永磁同步电机数值方程； S13， 构建超高速电动空压 机的负载激励模型； 其中， 负载激励模型对应的公式为： 其中， ΔTL为超高速电动空压机负载激励； Q为质量流量， n为超高速电动空压机叶轮转 速， P为超高速电动空压 机功率； 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310376 A 2其中， α1为一级叶轮入流角； β1为一级叶轮安装角； b为叶轮扇叶数量； D1为超高速电动 空压机一级叶轮标称直径， α2为二级叶轮入流角； β2为二级叶轮安装角； D2为超高速电动空 压机二级叶轮标称直径， t表示 时间； λc为损失系数， 表示漏气流量与总流量的比值， ν1为出 口气体速度， ν2为入口气体速度， g为重力加 速度， Z1为气体进口高度， Z2为气体出口高度； λ 为摩擦阻力系数， 与流动雷诺数和蜗壳壁面的相对粗糙度有关； l为流程长度或平均流线的 长度， c为蜗壳流道内的平均气流速度， dh为蜗壳流道的平均当量直径； S1为出口截面面积， S2为入口截面 面积； p1为入口气体压力， p2为出入口气体压力。 4.根据权利要求2所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 在负载激励 模型构建的假设条件为， 超高事电动空压机内流体连续， 叶轮和流道 壁面均为刚性 壁面且其物理形状不随受力变化而变化。 5.根据权利要求2所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 所述负载激励 模型为考虑叶轮入口撞击损失、 气体泄漏损失、 轮阻损失和摩擦损 失的模型。 6.根据权利要求1所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 步骤S2包括如下步骤， S21， 将一级导叶角设置分别设置为不同角度， 并在模拟超调整电动空压机实际运行情 况下， 按设定的转速、 入口压力和入口湿度进行仿真； S22， 时间步长 选取为叶轮旋转1 °所需的时间； S23， 先进行 稳态计算 直到计算收敛； S24， 进行叶轮旋转 三圈的瞬态计算， 获取 数值计算到得流场和第一负载激励数据。 7.根据权利要求6所述的基于负载激励幅值分析的燃料电池空压机参数设置方法， 其 特征在于： 步骤S4包括如下步骤： S41， 得到不同倾角导叶数值计算后的一级导叶后流线图和一级叶轮表面压力云图； S42， 通过一级叶轮表面压力云图选取最佳一级导叶角作为第一 参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310376 A 3