肖军,王艺达,刘小民,陈玉辉,张治平

(1.合肥通用机械研究院有限公司压缩机技术国家重点实验室,230031,合肥;2.西安交通大学能源与动力工程学院,710049,西安;3.珠海格力电器股份有限公司,519070,广东珠海)

燃料电池汽车是21世纪新能源汽车最具战略意义的突破口,车用燃料电池是离心压缩机应用的新领域。燃料电池离心空压机普遍具有超高转速小流量的特点,转速往往在数万转/分甚至10万转/分以上,其性能曲线十分陡峭,且动态变载的工况条件使压缩机性能剧烈变化。燃料电池离心空压机的优化设计对离心空压机和燃料电池系统的匹配十分重要,针对超高转速小流量的燃料电池离心空压机展开气动设计及其优化是值得关注的重要问题,对其展开深入研究具有重要的工程应用价值。

有关离心叶轮的优化设计已开展较多[1-10],但针对燃料电池空压机叶轮的优化设计开展较少,万玉以65 kW燃料电池系统的离心空压机为对象,探讨了叶轮参数化模型对其气动性能的影响,采用Kigring近似模型对离心空压机进行了多工况优化设计[11-12]。另一方面,国内外学者对叶轮型线气动优化的研究一般以等熵效率和压比为目标,而对于燃料电池系统,空压机过高的压比往往会造成燃料电池系统的寄生功率过大,少有以压比为约束条件的优化设计。此外,燃料电池空压机实际产品多采用两级结构,与此相应的叶轮优化设计尚未见开展。

由于流场的仿真计算耗时,通过采用代理模型,以近似计算代替流体仿真计算可极大程度降低寻优过程的计算时间。……