[发明专利]一种电推进电子减压系统设计方法

权利要求书

1.一种电推进电子减压系统设计方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据电推进电子减压系统最高输入压力P_{in_max}、输出压力目标值P_out和压力控制精度δ_out，计算得到第一压力电磁阀与第二压力电磁阀之间的供气气容的容积V₁与缓冲气瓶的容积V₂的容积比V₁/V₂；

步骤2，根据第一压力电磁阀、第二压力电磁阀的最小通径d，计算得到同步工作模式下高压气源与缓冲气瓶之间的气体流率f_sync；

步骤3，根据同步工作模式下高压气源与缓冲气瓶之间的气体流率f_sync、压力控制精度δ_out、控制单元的同步工作模式下控制周期τ_sync，计算得到异步工作模式和同步工作模式切换阈值P_th与缓冲气瓶容积V₂之间的关系；

步骤4，计算压力电磁阀在整个寿命期间的动作次数N_total；

步骤5，根据步骤1～步骤3解算得到的电推进电子减压系统各参数之间的关系，结合压力电磁阀允许的工作寿命次数，输出供气气容的容积V₁、缓冲气瓶的容积V₂、异步工作模式和同步工作模式切换阈值P_th的设计参数值。

2.根据权利要求1所述的电推进电子减压系统设计方法，其特征在于，根据电推进电子减压系统最高输入压力P_{in_max}、输出压力目标值P_out和压力控制精度δ_out，计算得到第一压力电磁阀与第二压力电磁阀之间的供气气容的容积V₁与缓冲气瓶的容积V₂的容积比V₁/V₂，包括：

在异步工作模式下，控制第一压力电磁阀打开、高压气体进入供气气容；

根据气体状态方程，通过如下公式计算得到供气气容内的气体总质量m：

其中，Z_in为工质气体在P_{in_max}压力下的压缩因子；M₀为工质气体的摩尔质量；

控制第一压力电磁阀关闭、第二压力电磁阀打开，使供气气容中的高压气体进入缓冲气瓶，与缓冲气瓶中原有的低压气体达到压力平衡，得到压力平衡方程的表达式为：

其中，P₀表示第二压力电磁阀打开前供气气容中的气体压力，Z_out为工质气体在P_out压力下的压缩因子；ΔP表示供气气容中的气体压力变化量；

在异步工作模式下，得到电推进电子减压系统的压力控制精度δ_out的表达式为：

确定供气气容与缓冲气瓶的容积比V₁/V₂：

对式(1)进行简化，得到如下式(2)：

3.根据权利要求1所述的电推进电子减压系统设计方法，其特征在于，根据第一压力电磁阀、第二压力电磁阀的最小通径d，计算得到同步工作模式下高压气源与缓冲气瓶之间的气体流率f_sync，包括：

将压力电磁阀等效为薄壁、小孔的节流结构，得到高压气源与缓冲气瓶之间的气体流率f_sync的表达式：

其中，C_v为孔口阻力系数。

4.根据权利要求3所述的电推进电子减压系统设计方法，其特征在于，还包括：通过系统雷诺数Re进行插值确定C_v：

其中，系统雷诺数Re定义如下：

其中，μ为气体的粘度。