一种压缩机数字模型建模方法及系统

专利2025-11-06  1


本技术涉及压缩机模拟仿真,特别是涉及一种压缩机数字模型建模方法及系统。


背景技术:

1、目前,模拟仿真技术被应用到各大领域,有助于复杂系统的研发。在空调研发领域也逐渐采用模拟代替人工,空调包括四大核心部件,其中,压缩机是主要的核心部件,压缩机模拟的准确与否直接决定了空调整机仿真模型的精度,对于压缩机模型目前行业存在的问题是模型计算周期长,容易发散不收敛,很容易造成计算失败或者模拟出错误结果。行业内普遍认为仿真模型公式的系数越多精准度越高,然而大量的实验结果表明事实并非如此。行业上往往采用20系数法或30系数法或更多参数的系数法对压缩机模型进行仿真,但是这样的模型需要采集大量数据拟合,如果数据量不够则拟合得到的系数无法保证正确性,且过多的系数是造成计算失败、不收敛的主要原因。即虽然增加系数的个数会在一定程度上提升模型模拟的准确度,但同时增加了无法收敛、计算失败的风险。


技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种压缩机数字模型建模方法及系统,可快速、准确地得到压缩机数字模型。

2、为实现上述目的,本技术提供了如下方案:

3、第一方面,本技术提供了一种压缩机数字模型建模方法,包括以下步骤:

4、将压缩机运行频率范围完整划分为若干个不相交的运行频率区域。

5、针对任一运行频率区域,获取压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据;压缩机工作数据包括吸气压力、吸气温度、排气压力、排气温度、压缩机气缸容积和质量流量。

6、根据压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组;压缩机数字模型系数组包括4个质量流量损失系数和4个焓值损失系数。

7、将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储,完成压缩机数字模型的建模。

8、可选地,根据压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组,具体包括以下步骤:

9、针对压缩机工作在运行频率区域下的任一压缩机工作数据,根据压缩机工作数据确定压缩比、自定义无量纲参数和质量流量损失。

10、根据各压缩机工作数据对应的压缩比、自定义无量纲参数和质量流量损失,划分得到标定数据组和验证数据组。

11、利用标定数据组中的压缩比、自定义无量纲参数和质量流量损失,标定压缩机数字模型的系数组,得到待验证系数组。

12、利用验证数据组和待验证系数组,得到待验证系数组对应的误差值。

13、在待验证系数组对应的误差值低于误差阈值时,将待验证系数组作为运行频率区域下的压缩机数字模型系数组。

14、可选地,根据压缩机工作数据确定压缩比、自定义无量纲参数和质量流量损失,具体包括以下步骤:

15、根据吸气压力和排气压力,计算得到压缩比。

16、根据吸气压力和吸气温度,确定流体吸入密度。

17、根据吸气压力、运行频率、压缩机排量和流体吸入密度,计算得到自定义无量纲参数;压缩机排量可根据压缩机气缸容积确定。

18、根据运行频率、压缩机排量、流体吸入密度和质量流量,计算得到质量流量损失。

19、可选地,根据下式计算压缩比:

20、

21、其中,xp为压缩比,pdis为排气压力,psuc为吸气压力。

22、根据下式计算自定义无量纲参数:

23、

24、其中,xn为自定义无量纲参数,disp为压缩机排量,n为运行频率,ρsuc为流体吸入密度。

25、根据下式计算质量流量损失:

26、

27、其中,xm为质量流量损失,m为质量流量,为质量流率。

28、可选地,根据下式标定压缩机数字模型的系数组:

29、

30、其中,xm为质量流量损失,{aof,anf,apf,acf,aoh,anh,aph,ach}为压缩机数字模型的系数组,aof,anf,apf,acf为质量流量损失系数,aoh,anh,aph,ach为焓值损失系数,xn为自定义无量纲参数,xp为压缩比。

31、可选地,利用验证数据组和待验证系数组,得到待验证系数组对应的误差值,具体包括以下步骤:

32、将待验证系数组作为压缩机数字模型的系数组,根据验证数据组中的压缩比和自定义无量纲参数,计算得到模拟质量流量损失值。

33、根据模拟质量流量损失值和验证数据组中的质量流量损失,确定得到待验证系数组对应的误差值。

34、可选地,在得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括以下步骤:

35、获取运行频率区域下的吸气压力实测值、吸气温度实测值、排气压力实测值、排气温度实测值和质量流量实测值。

36、根据压缩机数字模型系数组、吸气压力实测值、吸气温度实测值、排气压力实测值和排气温度实测值,模拟得到质量流量模拟值。

37、根据质量流量模拟值和质量流量实测值,确定压缩机数字模型系数组是否合格。

38、可选地,在得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括以下步骤:

39、获取运行频率区域下的吸气压力实测值、吸气温度实测值、排气压力实测值、排气温度实测值和质量流量实测值。

40、根据压缩机数字模型系数组、排气压力实测值、排气温度实测值和质量流量实测值,模拟得到吸气压力模拟值和吸气温度模拟值。

41、根据吸气压力模拟值、吸气温度模拟值、吸气压力实测值和吸气温度实测值,确定压缩机数字模型系数组是否合格。

42、可选地,在得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括以下步骤:

43、获取运行频率区域下的吸气压力实测值、吸气温度实测值、排气压力实测值、排气温度实测值和质量流量实测值。

44、根据压缩机数字模型系数组、吸气压力实测值、吸气温度实测值和质量流量实测值,模拟得到排气压力模拟值和排气温度模拟值。

45、根据排气压力模拟值、排气温度模拟值、排气压力实测值和排气温度实测值,确定压缩机数字模型系数组是否合格。

46、第二方面,本技术提供了一种压缩机数字模型建模系统,包括以下模块:

47、运行频率划分模块,用于将压缩机运行频率范围完整划分为若干个不相交的运行频率区域。

48、工作数据获取模块,用于针对任一运行频率区域,获取压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据;压缩机工作数据包括吸气压力、吸气温度、排气压力、排气温度、压缩机气缸容积和质量流量。

49、系数组标定模块,用于根据压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组;压缩机数字模型系数组包括4个质量流量损失系数和4个焓值损失系数。

50、系数组存储模块,用于将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储,完成压缩机数字模型的建模。

51、根据本技术提供的具体实施例,本技术公开了以下技术效果:

52、本技术提供了一种压缩机数字模型建模方法及系统,方法包括:首先,将压缩机运行频率范围完整划分为若干个不相交的运行频率区域;其次,针对任一运行频率区域,获取压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据;并根据压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组;其中压缩机数字模型系数组包括4个质量流量损失系数和4个焓值损失系数;最后,将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储,完成压缩机数字模型的建模。本技术上述方案,将压缩机频率进行分段来获取数据,使得每一个运行频率区域可拟合得到一组系数,并且相较于传统方案采用的20系数或30系数法,大幅度减少了系数的数量,保证了压缩机仿真精度以及计算速度得到提升,且可实现全面收敛。


技术特征:

1.一种压缩机数字模型建模方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,根据压缩机工作在所述运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到所述运行频率区域下的压缩机数字模型系数组,具体包括:

3.根据权利要求2所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,根据所述压缩机工作数据确定压缩比、自定义无量纲参数和质量流量损失,具体包括:

4.根据权利要求3所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,根据下式计算压缩比:

5.根据权利要求2所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,根据下式标定压缩机数字模型的系数组:

6.根据权利要求2所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,利用所述验证数据组和所述待验证系数组,得到所述待验证系数组对应的误差值,具体包括:

7.根据权利要求1所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,在得到所述运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将所述运行频率区域和所述运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括:

8.根据权利要求1所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,在得到所述运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将所述运行频率区域和所述运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括:

9.根据权利要求1所述的压缩机数字模型建模方法,其特征在于,在得到所述运行频率区域下的压缩机数字模型系数组之后,在将所述运行频率区域和所述运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储之前,还包括:

10.一种压缩机数字模型建模系统,其特征在于,所述压缩机数字模型建模系统包括:


技术总结
本申请公开了一种压缩机数字模型建模方法及系统,涉及压缩机模拟仿真技术领域,该方法包括:首先将压缩机运行频率范围完整划分为若干个的运行频率区域;其次根据压缩机工作在运行频率区域下的若干个压缩机工作数据,标定压缩机数字模型的系数组,得到运行频率区域下的压缩机数字模型系数组,包括4个质量流量损失系数和4个焓值损失系数;最后将运行频率区域和运行频率区域的压缩机数字模型系数组进行绑定存储。本申请上述方案,将压缩机频率进行分段来获取数据,使得每一个运行频率区域可拟合得到一组系数,相较于传统方案采用的20系数或30系数法,大幅度减少了系数的数量,保证了压缩机仿真精度以及计算速度得到提升,且可实现全面收敛。

技术研发人员:魏忠梅,蔡庆涛,莫淦淇,何颖新,陈正望,李旗欣,赵美盈,余金水,陈佳栋
受保护的技术使用者:广东科学技术职业学院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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