[发明专利]一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法

权利要求书

1.一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立快速压缩机的散热模型，散热模型的计算域包括一维的燃烧室计算单元和活塞间隙计算单元，并将燃烧室计算单元划分为多个气体物质的量相等的子单元；

步骤2、确定在燃烧室计算单元中子单元的总体积不变情况下，燃烧室压力由于散热和气体质量传递导致的压力下降的预测曲线；

所述压力下降的预测曲线的确定方法如下：

S2.1、根据动量守恒定律确定当前时间步长下燃烧室和活塞间隙的气体的物质的量变化率，以及燃烧室中每个子单元的气体的物质的量变化率；

S2.2、根据燃烧室和活塞间隙的气体的物质的量变化率，以及燃烧室中每个子单元的气体的物质的量变化率，并结合列能量方程和相邻两个子单元的距离，得到当前时间步长下活塞缝隙的温度变化率和燃烧室中每个子单元的温度变化率；

S2.3、根据燃烧室中各子单元的物质的量变化率和温度变化率，对当前时间步长下燃烧室计算单元和活塞间隙计算单元的温度、气体的物质的量进行更新；

S2.4、根据更新后的燃烧室计算单元和活塞间隙计算单元的温度变化率和气体的物质的量变化率，进行无热补偿情况下燃烧室的压力更新，得到当前时间步长下的燃烧室压力；

S2.5、将更新后的当前时间步长下的燃烧室计算单元和活塞间隙计算单元的温度、气体的物质的量以及燃烧室的压力作为下一个时间步长的输入，重复执行步骤S2.1-S2.4，得到无热补偿情况下燃烧室压力下降的预测曲线；

步骤3、将燃烧室的压力下降的预测曲线与快速压缩机实验测量的压力曲线进行对比，根据实验压力曲线修正散热模型中气体的换热系数、子单元数量和时间步长；

步骤4、将修正后的换热系数、子单元数量和时间步长作为散热模型的输入，在燃烧室各子单元的压力恒定的情况下，确定实现燃烧室热补偿时燃烧室体积变化量；

步骤5、根据燃烧室体积变化量确定燃烧室热补偿时活塞的运动速度曲线，根据活塞运动速度曲线对快速压缩机的活塞运动速度进行控制，完成快速压缩机燃烧室内的热补偿。

2.根据权利要求1所述的一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法，其特征在于，步骤S2.1中气体的物质的量变化率的方法如下：

根据动量守恒定律确定当前时间步长下燃烧室流入活塞间隙的气体流速；

根据当前时间步长下燃烧室流入活塞间隙的气体流速，得到当前时间步长下燃烧室和活塞间隙的气体传递率，以及燃烧室中每个子单元的气体传递率。

3.根据权利要求1所述的一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法，其特征在于，步骤S2.2中活塞缝隙的温度变化率的确定方法如下：

根据当前时间步长下活塞间隙的气体传递率对活塞缝隙列能量方程进行求解，得到当前时间步长下活塞缝隙的温度变化率。

4.根据权利要求1所述的一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法，其特征在于，步骤S2.2中燃烧室中每个子单元的温度变化率的确定方法如下：

根据得到的当前时间步长下燃烧室各个子单元的气体传递率，以及相邻两个子单元的距离，对燃烧室内各子单元列能量方程，可求解得到当前时间步长下每个子单元的温度变化率。

5.根据权利要求4所述的一种快速压缩机燃烧室热补偿的方法，其特征在于，所述相邻两个子单元的距离的计算方法如下：

首先，确定子单元内气体的物质量和温度；

然后，根据燃烧室的子单元的温度并结合理想气体状态方程，得到每个子单元的体积；

最后，根据每个子单元的体积确定相邻两个子单元之间的距离。