一种可调喷射器变工况运行的控制方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可调喷射器变工况运行的控制方法和系统，包括以下步骤：获取喷射器在实际运行过程中的一次流压力、二次流压力和喷射器出口背压、喷射器混合室面积和喷嘴喉部当量面积，并得到喷射器的升压比、压缩比和面积比；引入无量纲工况系数，在给定喷嘴出口位置下得到最佳面积比随工况系数变化的函数关系和特征曲线；在给定工况系数下得到最佳面积比随喷嘴出口位置变化的函数关系和特征曲线；寻找最佳喷嘴出口位置跟随升压比变化的函数关系，经拟合后作为控制方程并得到特征曲线；根据前序步骤的特征曲线，得到最佳面积比随工况系数Γ和喷嘴出口位置变化的三维特征曲面，经拟合后得到函数关系作为变工况运行的控制方程。程。程。

【技术实现步骤摘要】
一种可调喷射器变工况运行的控制方法和系统


[0001]本专利技术涉及喷射器
，具体为一种可调喷射器变工况运行的控制方法和系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]喷射器是能够提高引射流体压力的部件，广泛应用于具有一定压力的一次流抽吸较低压力的二次流回收能量的场景，大部分场景中使用固定结构的喷射器只有在设计工况下才能高效的运行，而具有可调结构的喷射器则可以在较宽的工况范围内保持良好的运行状态，此类可调喷射器的面积比(AR)和喷嘴出口位置(NXP)是影响喷射器适应变工况能力的两个重要结构参数。
[0004]喷射器在运行中受到一次流压力P
pf
、二次流压力P
sf
和喷射器出口背压P
c
三种工况参数的影响，并且不同类型的工况变化对喷射器结构的影响规律是不同的，导致可调喷射器难以根据工况参数改变结构参数从而工作在最佳效率下，即控制困难。

技术实现思路

[0005]为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种可调喷射器变工况运行的控制方法和系统，使喷射器在变工况运行时及时调整AR和NXP处于最佳位置，使喷射器始终保持高效的运行状态，并将工况、AR、NXP三者关系以三维曲面的形式呈现出来，实现了控制策略的“可视化”。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术的第一个方面提供一种可调喷射器变工况运行的控制方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：获取喷射器在实际运行过程中的一次流压力、二次流压力和喷射器出口背压、喷射器混合室面积和喷嘴喉部当量面积，并得到喷射器的升压比π
PL
、压缩比π
PC
和面积比AR；
[0009]步骤二：引入无量纲工况系数：其中K1和K2根据喷射器运行工况范围，使用工质的不同进行取值；
[0010]步骤三：在给定喷嘴出口位置下得到最佳面积比随工况系数Γ变化的函数关系和特征曲线；
[0011]步骤四：在给定工况系数下得到最佳面积比随喷嘴出口位置变化的函数关系和特征曲线；
[0012]步骤五：寻找最佳喷嘴出口位置跟随升压比变化的函数关系，经拟合后作为控制方程并得到特征曲线；
[0013]步骤六：根据步骤三和步骤四的特征曲线，得到最佳面积比随工况系数Γ和喷嘴
出口位置变化的三维特征曲面，经拟合后得到函数关系作为变工况运行的控制方程。
[0014]在变工况运行时，先计算在该工况下的升压比，根据步骤五得到最佳喷嘴出口位置，并带入到步骤六的控制方程中，从而得到在该工况下位于最佳喷嘴出口位置处的最佳面积比。
[0015]步骤五中，最佳喷嘴出口位置是在某工况下，随着喷嘴出口位置和面积比的协同变化，喷射器性能取得最佳值时的喷嘴出口位置。
[0016]步骤三和四中，最佳面积比是在给定的每一个工况系数和喷嘴出口位置下通过调整面积比，使喷射器性能达到最大值时所确定的，与步骤五中的喷射器性能含义相同。
[0017]通过喷射器的效率来表示喷射器性能：
[0018]其中χ为喷射器引射比，h为比焓，s为比熵，下标代表在不同状态。
[0019]步骤三中：以喷嘴出口位置取零为初值，得到最佳面积比随工况系数Γ变化的散点图，经线性拟合得到函数方程，如下：
[0020]AR
op
＝f(Γ,NXP＝常数)；
[0021]保持K1和K2不变，在设定喷嘴出口位置的范围内的不同喷嘴出口位置下，得出最佳面积比随工况系数Γ变化的多组函数关系。
[0022]本专利技术的第二个方面提供一种可调喷射器变工况运行的控制系统，包括：喷射器和控制器；
[0023]喷射器包括连接在喷嘴出口方向的喷射器出口，喷射器出口内部具有混合室，与步进电机连接的探针伸入喷嘴的第一入口，喷嘴的第二入口为一次流进口，喷嘴通过推杆连接推杆电机，喷射器出口侧部具有二次流进口，控制器分别连接步进电机、推杆电机和数据采集仪。
[0024]数据采集仪采集一次流入口、二次流入口和喷射器出口的压力信号并发送给控制器，根据工况的不同，控制器向步进电机和推杆电机发出对应的控制指令，以调整面积比和喷嘴出口位置。
[0025]推杆与喷嘴固定连接，喷嘴出口位置为喷嘴出口截面与设定截面之间的距离，当喷嘴出口截面位于设定截面靠近喷嘴一侧时，喷嘴出口位置取正值；当喷嘴出口截面位于设定截面靠近喷射器出口一侧时，喷嘴出口位置取负值。
[0026]步进电机受到控制器的指令，控制探针沿水平方向前后移动，利用探针顶端改变喷嘴喉部的当量面积，从而调整面积比；面积比为混合室截面面积与喷嘴喉部截面当量面积之比。
[0027]与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0028]1、引入无量纲工况系数Γ，将表征喷射器工况变化的三个工况参数结合，避免了拟合三自变量+两因变量的控制方程，使喷射器的控制过程简洁化、高效化。
[0029]2、可以得到最佳喷嘴出口位置随压缩比变化的特征曲线，以及最佳面积比随无量纲工况系数和面积比变化的特征曲线，进而绘制出最佳面积比随无量纲工况系数和喷嘴出口位置同时变化的特征曲面，从而全方位且直观的得出喷射器结构和工况之间的耦合关系。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0031]图1为本专利技术一个或多个实施例提供的可调喷射器的结构示意图；
[0032]图2(a)
‑
(c)分别为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳面积比跟随一次流压力、二次流压力和出口背压的变化曲线；
[0033]图2(d)为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳面积比跟随工况变化拟合后的曲线和对应的函数方程；
[0034]图3为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳面积比随喷嘴出口位置变化的散点图和拟合后的曲线图；
[0035]图4(a)
‑
(c)分别为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳喷嘴出口位置跟随一次流压力、二次流压力和出口背压的变化曲线；
[0036]图4(d)为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳喷嘴出口位置跟随工况变化关系经拟合后的曲线图和对应的函数方程；
[0037]图5为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器最佳面积比跟随无量纲工况系数和喷嘴出口位置变化的三维特征曲面示意图以及拟合后的函数方程；
[0038]图6为本专利技术一个或多个实施例提供的喷射器变工况运行控制流程图；
[0039]图中：1、步进电机，2、探针，3、喷嘴，4、一次流进口，5、二次流进口，6、混合室，7、推杆电机，8、推杆，9、控制器，10、喷射器出口，11、数据采集仪。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调喷射器变工况运行的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：获取喷射器在实际运行过程中的一次流压力、二次流压力和喷射器出口背压、喷射器混合室面积和喷嘴喉部当量面积，并得到喷射器的升压比π
PL
、压缩比π
PC
和面积比AR；步骤二：引入无量纲工况系数：其中K1和K2根据喷射器运行工况范围，使用工质的不同进行取值；步骤三：在给定喷嘴出口位置下得到最佳面积比随工况系数Γ变化的函数关系和特征曲线；步骤四：在给定工况系数下得到最佳面积比随喷嘴出口位置变化的函数关系和特征曲线；步骤五：寻找最佳喷嘴出口位置跟随升压比变化的函数关系，经拟合后作为控制方程并得到特征曲线；步骤六：根据步骤三和步骤四的特征曲线，得到最佳面积比随工况系数Γ和喷嘴出口位置变化的三维特征曲面，经拟合后得到函数关系作为变工况运行的控制方程。2.如权利要求1所述的一种可调喷射器变工况运行的控制方法，其特征在于：在变工况运行时，先计算在该工况下的升压比，根据步骤五得到最佳喷嘴出口位置，并带入到步骤六的控制方程中，从而得到在该工况下位于最佳喷嘴出口位置处的最佳面积比。3.如权利要求1所述的一种可调喷射器变工况运行的控制方法，其特征在于：所述步骤五中，最佳喷嘴出口位置是在某工况下，随着喷嘴出口位置和面积比的协同变化，喷射器性能取得最佳值时的喷嘴出口位置。4.如权利要求1所述的一种可调喷射器变工况运行的控制方法，其特征在于：步骤三和四中，最佳面积比是在给定的每一个工况系数和喷嘴出口位置下通过调整面积比，使喷射器性能达到最大值时所确定的。5.如权利要求1所述的一种可调喷射器变工况运行的控制方法，其特征在于：通过喷射器的效率来表示喷射器性能：其中χ为喷射器引射比，h为比焓，s...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵红霞，陈壮，孔繁辰，曾宏轩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：