浙江大學湖州研究院桂望鵬獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉浙江大學湖州研究院申請的專利一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116090236B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202310091265.6,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法是由桂望鵬;阮波設計研發完成,并于2023-02-09向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法在說明書摘要公布了:本發明公開一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法。本算法針對有回熱器的微型燃氣輪機的性能計算。該算法包括五步,首先采集壓縮機和渦輪在不同工況下的性能參數,并對采集的數據進行B樣條曲線擬合;對擬合曲線進行等分,利用等分點相鄰曲線之間進行線性內插,彌補未采集的數據點;遍歷壓縮機性能曲線圖上的每一個工況點,并結合渦輪性能圖,利用熱力學公式計算出全工況下的微型燃氣輪機的整體性能。為提高計算精度,本發明采用B樣條曲線擬合,曲線光滑度更高,大大提高計算精度。此外,本算法的等分點和相鄰曲線之間的內插曲線數量足夠多,足以精確計算微燃機全工況下的性能。
本發明授權一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法在權利要求書中公布了:1.一種基于壓縮機和渦輪特性圖精確計算微燃機性能的方法,其特征在于,包括如下步驟: S1,在微型燃氣輪機的壓縮機和渦輪位置部署流量計以及壓力計;采集不同轉速下,壓縮機的空氣流量和壓縮比,以及渦輪的混合氣體流量和膨脹比,繪制壓縮機和渦輪特性曲線圖; S2,將采集的數據進行B樣條曲線擬合得到若干條光滑的曲線,并確保大多數采集的數據通過擬合曲線,從而提高性能計算精度; S3,將壓縮機和渦輪曲線圖的每條曲線進行等分;等分數決定最終性能計算的精度,等分數越多,計算精度越高; S4,將壓縮機和渦輪特性曲線圖的每兩條曲線之間根據等分點進行線性內插,彌補未采集的壓縮機和渦輪數據;兩條曲線之間內插的曲線越多,進行性能計算的工況越多; S5,遍歷壓縮機性能曲線圖上的每一點,并將每一點的修正流量和壓縮比作為計算的輸入參數,應用熱力學公式,確定渦輪性能曲線圖上對應的數據點,進一步完成壓縮機性能圖上所有工況點下微型燃氣輪機的性能計算;計算結果包括整體效率、輸出功率以及熱力循環各個部分的溫度和壓強; 在所述S5具體為: S51:確定壓縮機進口狀態,已知進口空氣溫度T1和壓強P1,查表得到該溫度下空氣的焓值h1; S52:選擇壓縮機性能參數,選取壓縮機特性曲線性能圖上的點,得到修正空氣流量效率ηc及壓縮比πc,壓縮機空氣流量通過下式計算: S53:確定壓縮機出口狀態,壓縮機出口溫度T2利用熱力學公式計算,如下: 其中,γc為空氣的比熱容比,根據溫度T2查表得焓值h2; S54:根據循環各個部分的壓力損失確定渦輪的膨脹比πt; S55:通過所述S54中的膨脹比和S52中的修正轉速,共同確定渦輪特性曲線圖上對應的工況點,并獲取渦輪的相關的性能參數,效率ηt和混合氣體流量通過下式計算: 其中,P4和T4為渦輪進口的壓強和溫度;P4,ref和T4,ref為參考值; S56:確定渦輪進口的溫度T4,計算公式如下: 其中γt為混合氣體的比熱容比;T5為渦輪出口溫度,一個已知量; S57:確定燃燒室進口溫度T3,計算公式如下: T3=∈T5-T2+T2 其中,∈為回熱器效率; S58:確定燃料的流量在燃燒室內,假設絕熱條件,根據燃料燃燒的熱量等于混合氣體的焓變,計算出燃料的流量如下: 其中,LHV是燃料的低熱值; S59:確定回熱器混合氣體出口的溫度T6,根據熱交換機的相關性質,此溫度通過下式計算: S510:計算整個微型燃氣輪機的輸出功率,如下式: 其中,ηmech為機械效率;ηelec為電能轉換效率;λb為氣體泄漏系數。
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