CN108399293A - 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台 - Google Patents

一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台 Download PDF

Info

Publication number
CN108399293A
CN108399293A CN201810153475.2A CN201810153475A CN108399293A CN 108399293 A CN108399293 A CN 108399293A CN 201810153475 A CN201810153475 A CN 201810153475A CN 108399293 A CN108399293 A CN 108399293A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
dimensional
design
cycle
slitless connection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810153475.2A
Other languages
English (en)
Inventor
常焕静
张蕊
邱徐文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei City Dazzle Turbine Technology Co Ltd
Original Assignee
Hefei City Dazzle Turbine Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei City Dazzle Turbine Technology Co Ltd filed Critical Hefei City Dazzle Turbine Technology Co Ltd
Priority to CN201810153475.2A priority Critical patent/CN108399293A/zh
Publication of CN108399293A publication Critical patent/CN108399293A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本发明公开了一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，包括循环模块、多工况点分析模块、一维模块、循环系统多模式组合模块；多工况点分析模块用于在确定循环类型后，针对对应的循环模块设置对应的工况条件，多点分析计算的结果与用户已有的实验数据或数据库中的数据进行对比，并显示出来，供用户分析不同工况点的趋势以及与已有数据的对比情况；一维模块用于将循环模块计算出的循环中每个部件进出口的热力学参数作为一维模块的输入条件；循环系统多模式组合模块用于根据循环中各个透平部件的不同工程条件。本发明具有耗时较短、精度高等优点。

Description

一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台
技术领域
本发明涉及多功能循环系统设计分析领域，具体来说是一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台。
背景技术
近年来，随着经济社会的高速发展，能源需求供需矛盾和生态环境恶化问题日益突出，能源利用效率的提高刻不容缓；透平行业作为能源界的明星，其发展水平备受瞩目，几种常见的循环系统，如有机朗肯循环、涡轮增压、制冷/热泵循环、多级压缩、航空发动机以及燃气轮机等，其设计和分析水平的高低对能源利用效率的提高具有重大意义。
很多相关企业和研究单位普遍使用excel、matlab等软件结合简单的编程技术对循环系统进行设计和分析，其结果存在如下几个现象：根据计算出来的循环中透平部件（如压缩机、涡轮和泵等）的工况作为已知条件，在相应的透平软件中作为输入条件进行设计计算，获取适用于此循环的透平产品，此种设计流程存在工作量大、耗时长 以及不同软件之间对接等问题；由于时间和成本方面的考虑，很多时候利用已有的模型级用于循环分析可以获取很好的性能；或者从很多模型级中选择合适的模型级用于循环设计。这些情况下现有的传统设计流程需要花费较大的人力进行人工计算，而且计算的结果或者选择的模型级不是最优的；有时对于已定的设计要求，会在不同的工况条件下进行循环分析，传统设计流程的方法是逐次输入相应工况，进行逐次分析计算，这种方法除了耗费较大的时间外，还存在设计人员为了缩短时间选择比较粗糙的工况条件等问题；循环运算时，现有的工程条件是多种多样的，有时需要双设计模式，有时需要双分析模式，有时需要部分部件是设计模式，部分部件是分析模式，对于如此多样化的需求，现有的设计流程很难满足多模式和精度方面的要求。因此需要进行有效的改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的耗时较长、精度较差的缺陷，提供一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：本发明公开了一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，包括循环模块和一维模块无缝对接功能、多工况点分析功能、循环系统多模式组合功能，其特征在于：所述的循环模块和一维模块无缝对接在循环模块根据用户的设计要求，计算出循环中每个部件进出口的热力学参数,在一维模块将循环模块计算出的循环中每个部件进出口的热力学参数作为一维模块的输入条件，调用一维模块的一维算法，在一维模块中计算其他热力学参数、速度三角、轴向力、泄漏量，并反馈至循环模块，采用循环模块设计出循环系统和透平部件；
所述的多工况点分析功能用于在确定循环类型后，针对对应的循环模块设置对应的工况条件，多点分析计算的结果与用户已有的实验数据或数据库中的数据进行对比，并显示出来，供用户分析不同工况点的趋势以及与已有数据的对比情况；
所述的循环系统多模式组合功能用于根据循环中各个透平部件的不同工程条件，结合每个透平部件的基本热力过程，在循环中进行重组计算，计算出与循环相匹配的透平部件和满足用户需求的循环系统性能。
作为优选，每个部件进出口的热力学参数包括压力、温度、比体积、密度、焓、熵、㶲。
作为优选，所述的循环模块包括多级压缩模块、涡轮增压模块、朗肯循环、制冷循环。
作为优选，一维模块中计算的其他热力学参数为叶轮、扩压器、回流器、蜗壳的静压、总压、静温、总温、静焓、总焓、熵、效率。
作为优选，所述的一维模块的一维算法为：根据用户输入的设计工况，对流道内的各部件进行初步成形设计，生成基本流道一维几何模型，并预测计算出性能参数，可计算轴向力、泄露参数。
作为优选，所述的工程条件包括设计模式或分析模式。
作为优选，所述的设计模式是根据用户需求计算出每个部件的几何尺寸和循环性能参数，所述的分析模式根据已有的部件几何尺寸和基本工况条件分析循环的性能。
作为优选，所述的设计模式和分析模式都有一体化设计向导和嵌入式设置，用户可以自主选择不同模式来完成设计参数的输入。
作为优选，透平部件的基本热力过程包括等熵过程、多变过程和等温过程，并分别计算相应的等熵效率、多变效率和等温效率。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）、循环设计的参数和一维设计的参数无缝对接，可以减少人力和时间，减少人员操作存在的不必要错误；
（2）、能够满足用户多种多样的工程条件，帮助用户设计分析出满足要求的循环系统。
附图说明
图1为实施例1中的循环模块和一维模块无缝对接流程图；
图2为实施例1中的多级压缩循环设计结果；
图3为实施例1中的图2中循环运算时调用的一维模块计算结果；
图4为实施例1中的涡轮增压器多工况点分析的计算结果；
图5为实施例1中的双分析模式的涡轮增压计算结果。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
实施例1
参照流程图图1，具体实施方法是在循环模块中根据用户的设计要求，结合质量守恒、能量守恒以及热力学第二定律等计算出循环中所有部件的热力学参数，这些参数将作为已知条件调用一维模块的算法，计算出相应部件的一维几何尺寸以及性能参数，其中循环模块和一维模块都具备最先进准确的物性定义方式：NIST RefProp10和Redlich-Kwong-Aungier状态方程，如图2是多级压缩模块的循环计算结果，如图3是图2运算时调用的一维计算结果；
所述的多工况点分析，针对不同的循环模块有不同的设置条件，如多级压缩模块，用户可以设置多个转速线和多个流量点进行多工况分析，每个转速线和流量点作为变量结合标况下的其他工况条件如温度和压力等，作为已知条件逐次调用分析模式下的算法，如涡轮增压模块，用户则可以设置多条转速线，多个扭矩点、有效燃油消耗量、空燃比、发动机出入口温度、压损等参数，所有参数每个点的组合可以逐次调用分析模式下的算法，多点分析计算的结果图还可以与用户已有的实验数据或者数据库中的数据进行对比，并显示在主界面上，帮助用户分析不同工况点的趋势以及与已有数据的对比情况，如图4为涡轮增压器的多工况点分析计算结果；
所述的循环系统多模式组合模块，设计和分析通用的方法是首先把实际问题抽象概括成内可逆理论循环，分析该理论循环，找出影响循环热效率的主要因素及提高该循环效率的可能措施，以指导实际循环的改善；然后，分析实际循环与理论循环的偏离程度，找出实际损失的部位、大小、原因及提出改进办法，其设计方向是根据用户设计要求和工况条件，计算每个部件的几何尺寸以及循环的性能参数，分析方向是根据每个部件的几何尺寸以及工况条件，分析整个循环的性能，如图5为双分析模式的涡轮增压计算结果。
作为优选，设计模式和分析模式通用的方法有两种，一是采用热力学第一定律为基础的“热力学第一定律分析法”，以热效率为指标；二是结合热力学第一定律和热力学第二定律，以做功能力损失和㶲效率为指标。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，包括循环模块、多工况点分析模块、一维模块、循环系统多模式组合模块，其特征在于：所述的循环模块和一维模块无缝对接在循环模块根据用户的设计要求，计算出循环中每个部件进出口的热力学参数；在一维模块将循环模块计算出的循环中每个部件进出口的热力学参数作为一维模块的输入条件，调用一维模块的一维算法，在一维模块中计算其他热力学参数、速度三角、轴向力、泄漏量，并反馈至循环模块，采用循环模块设计出循环系统和透平部件；
所述的多工况点分析功能用于在确定循环类型后，针对对应的循环模块设置对应的工况条件，多点分析计算的结果与用户已有的实验数据或数据库中的数据进行对比，并显示出来，供用户分析不同工况点的趋势以及与已有数据的对比情况；
所述的循环系统多模式组合功能用于根据循环中各个透平部件的不同工程条件，结合每个透平部件的基本热力过程，在循环中进行重组计算，计算出与循环相匹配的透平部件和满足用户需求的循环系统性能。
2.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：每个部件进出口的热力学参数包括压力、温度、比体积、密度、焓、熵、㶲。
3.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：所述的循环模块包括多级压缩模块、涡轮增压模块、朗肯循环、制冷循环。
4.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：一维模块中计算的其他热力学参数为叶轮、扩压器、回流器、蜗壳的静压、总压、静温、总温、静焓、总焓、熵、效率。
5.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：所述的一维模块的一维算法为：根据用户输入的设计工况，对流道内的各部件进行初步成形设计，生成基本流道一维几何模型，并预测计算出性能参数，可计算轴向力、泄露参数。
6.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：所述的工程条件包括设计模式或分析模式。
7.根据权利要求1或6所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：所述的设计模式是根据用户需求计算出每个部件的几何尺寸和循环性能参数，所述的分析模式根据已有的部件几何尺寸和基本工况条件分析循环的性能。
8.根据权利要求1或6所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：所述的设计模式和分析模式都有一体化设计向导和嵌入式设置，用户可以自主选择不同模式来完成设计参数的输入。
9.根据权利要求1所述的一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台，其特征在于：透平部件的基本热力过程包括等熵过程、多变过程和等温过程，并分别计算相应的等熵效率、多变效率和等温效率。
CN201810153475.2A 2018-02-11 2018-02-11 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台 Pending CN108399293A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810153475.2A CN108399293A (zh) 2018-02-11 2018-02-11 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810153475.2A CN108399293A (zh) 2018-02-11 2018-02-11 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108399293A true CN108399293A (zh) 2018-08-14

Family

ID=63095616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810153475.2A Pending CN108399293A (zh) 2018-02-11 2018-02-11 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108399293A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110069853A (zh) * 2019-04-21 2019-07-30 合肥市太泽透平技术有限公司 一种基于cae集成平台的离心式多级压缩热力系统
CN110083914A (zh) * 2019-04-21 2019-08-02 合肥市太泽透平技术有限公司 一种cae集成平台的离心通风机一维中线单元
CN110555255A (zh) * 2019-08-27 2019-12-10 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN111625753A (zh) * 2020-05-12 2020-09-04 新智数字科技有限公司 用于计算直燃机能效参数的方法、装置、设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002077631A1 (es) * 2001-03-26 2002-10-03 Universidad De Barcelona Instrumento y método para el análisis, identificación y cuantificacíon de gases o líquidos
CN102508474A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 杭州哲达科技股份有限公司 工业企业用冷却循环水优化运行控制系统
CN106599392A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 江苏大学 重金属轴流泵的多学科优化设计方法
CN106596640A (zh) * 2016-11-24 2017-04-26 上海交通大学 基于热刺激电流的固体介质的陷阱深度与密度检测方法
CN106682322A (zh) * 2016-12-30 2017-05-17 华电电力科学研究院 单轴燃气蒸汽联合循环机组燃气轮机功率剥离的计算方法
CN107327339A (zh) * 2016-04-28 2017-11-07 长城汽车股份有限公司 水泵以及具有其的车辆

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002077631A1 (es) * 2001-03-26 2002-10-03 Universidad De Barcelona Instrumento y método para el análisis, identificación y cuantificacíon de gases o líquidos
CN102508474A (zh) * 2011-11-01 2012-06-20 杭州哲达科技股份有限公司 工业企业用冷却循环水优化运行控制系统
CN107327339A (zh) * 2016-04-28 2017-11-07 长城汽车股份有限公司 水泵以及具有其的车辆
CN106596640A (zh) * 2016-11-24 2017-04-26 上海交通大学 基于热刺激电流的固体介质的陷阱深度与密度检测方法
CN106599392A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 江苏大学 重金属轴流泵的多学科优化设计方法
CN106682322A (zh) * 2016-12-30 2017-05-17 华电电力科学研究院 单轴燃气蒸汽联合循环机组燃气轮机功率剥离的计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
太泽透平: "【排忧解难】如何利用TurboTides进行涡轮增压器分析", 《HTTPS://MP.WEIXIN.QQ.COM/S/R2O037ZQXYSQAHBPQO_UKQ》 *
太泽透平: "离心泵理论", 《HTTPS://MP.WEIXIN.QQ.COM/S/ZPGSM7QESUFFKGX1DORW9Q》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110069853A (zh) * 2019-04-21 2019-07-30 合肥市太泽透平技术有限公司 一种基于cae集成平台的离心式多级压缩热力系统
CN110083914A (zh) * 2019-04-21 2019-08-02 合肥市太泽透平技术有限公司 一种cae集成平台的离心通风机一维中线单元
CN110069853B (zh) * 2019-04-21 2022-11-15 合肥市太泽透平技术有限公司 一种基于cae集成平台的离心式多级压缩热力系统
CN110555255A (zh) * 2019-08-27 2019-12-10 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN110555255B (zh) * 2019-08-27 2023-05-02 天津大学 一种基于热力过程组合的热力循环构建和筛选方法
CN111625753A (zh) * 2020-05-12 2020-09-04 新智数字科技有限公司 用于计算直燃机能效参数的方法、装置、设备及存储介质
CN111625753B (zh) * 2020-05-12 2023-04-28 新智数字科技有限公司 用于计算直燃机能效参数的方法、装置、设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108399293A (zh) 一种与一维算法无缝对接的循环系统设计分析多功能平台
Fiaschi et al. Design of micro radial turboexpanders for ORC power cycles: From 0D to 3D
CN103939389B (zh) 一种导叶式离心泵多工况水力设计方法
CN104166752B (zh) 液力变矩器全流道瞬态数值模拟计算方法
CN108334709A (zh) 基于知识库数据统一管理的透平机械cea集成平台
CN105512429A (zh) 一种三轴燃气轮机的总体方案计算方法
CN111079232A (zh) 一种预测旋流畸变进气对航空发动机性能影响的计算方法
Páscoa et al. A new approach for predicting PAT-pumps operating point from direct pumping mode characteristics
CN110555217B (zh) 离心压气机变海拔全工况通流设计优化方法
Yang et al. Hydraulic components’ matching optimization design and entropy production analysis in a large vertical centrifugal pump
Zhuge et al. Development of an advanced turbocharger simulation method for cycle simulation of turbocharged internal combustion engines
Canova et al. A real-time model of a small turbocharged Multijet Diesel engine: application and validation.
Abbasi et al. Performance optimization of an axial turbine with a casing injection based on response surface methodology
Bhargava et al. A feasibility study of existing gas turbines for recuperated, intercooled, and reheat cycle
Giovannelli Development of turbomachines for renewable energy systems and energy-saving applications
Baturin et al. Identifying the approach to significantly improve the performance of NK-36ST gas turbine power plant
De Bellis et al. Validation of a 1D compressor model for performance prediction
Moroz et al. Integrated environment for gas turbine preliminary design
Albuquerque et al. Conceptual optimization of axial-flow hydraulic turbines with non-free vortex design
Qiu et al. An integrated design system for turbomachinery
Ioannou et al. Turbocharger turbine aerodynamic optimization for reduced fuel consumption and CO2 emissions from heavy-duty diesel engines: Experimental validation and flow field analysis
Ebel et al. Use of an integrated approach for analysis and design of turbocharged internal combustion engine
CN110069853B (zh) 一种基于cae集成平台的离心式多级压缩热力系统
Patel et al. CFD analysis of mixed flow pump
CN111382539B (zh) 一种基于通流计算的透平机械叶型优化方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180814

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication