(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111294026.8 (22)申请日 2021.11.03 (71)申请人 西安航天动力研究所 地址 710100 陕西省西安市航天基地飞 天 路289号 (72)发明人 王丹　陈宏玉　刘占一　任孝文　 周晨初　张睿文　李舒欣　 (74)专利代理 机构 西安智邦专利商标代理有限 公司 6121 1 代理人 王杨洋 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于Modelica语言的通用离心泵动态 仿真模型的建模方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于Modelica语言的通用 离心泵动态仿真模型的建模 方法， 其目的是解决 现有离心泵仿真模型不能进行大范围火箭发动 机动态特性仿真的技术问题。 该模 型采用模块化 建模方式， 将离心泵动态模型封装于离心泵组件 模块中， 不同离心泵组件模块之间通过接口传输 数据， 在方案论证阶段利用泵额定设计参数， 通 过理论公式拟合动态特性， 通过离心泵水力试验 获得泵扬程特性和功率特性的静特性曲线， 建立 泵全动态特性模 型， 通过离心泵水力试验获得泵 扬程特性和效率特性的静特性曲线， 建立泵全动 态特性模型， 针对二级泵无法单独获得效率特性 的情况， 通过离心泵水力试验获得泵扬程特性， 给定额定设计效率， 从而建立泵全动态特性模 型。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114021251 A 2022.02.08 CN 114021251 A 1.一种基于Modelica语言的通用离心泵动态仿真模型的建模方法， 其特征在于， 包括 以下步骤： 1)采用模块化建模方式， 将离心泵动态模型封装于离心泵组件模块中， 不同离心泵组 件模块之间通过接口传输数据； 所述离心泵组件模块包含四个接口， 分别为port_a流体入 口、 port_b流体出口、 flange_a机械入口、 flange_b机械出口； 其中， port_a流体入口和 port_b流体出口传递的接口变量为压力p和流量m_flow； flange_a机械入口和flange_b机 械出口传递的接口变量为旋转角度phi和扭矩t au； 压力p和旋转角度phi为势变量， 相连的 离心泵组件模块在接口处势变量相等； 流量m_flow和扭矩tau为流变量， 相连的离心泵组件 模块在接口处流变量之和为 零； 2)根据不同研制阶段， 通过代码切换的方式进行离心泵的动态仿真： 2.1)方案论证阶段， 输入离心泵额定设计转速、 扬程和流量， 从而拟合获得泵扬程特性 曲线和功率特性曲线， 通过系 数换算获得动态扬程特性系 数和动态效率特性系数， 最终通 过泵的惯性 流动方程 求解其动态工作过程的转速、 扬程和流 量； 2.2)产品试验阶段， 在泵水力试验中， 通过电机控制离心泵以固定转速运转， 给定不同 泵入口水流量， 测量泵扬程和功 率， 从而拟合 获得泵扬程特性曲线和功 率特性曲线， 通过系 数换算获得动态扬程特性系数和 动态功率特性系数， 最 终通过泵的惯性流动方程求解其动 态工作过程的转速、 扬程和流 量； 2.3)产品试验阶段， 在泵水力试验中， 通过电机控制离心泵以固定转速运转， 给定不同 泵入口水流量， 测量泵扬程和效率， 从而拟合 获得泵扬程特性曲线和效率特性曲线， 通过系 数换算获得动态扬程特性系数和 动态效率特性系数， 最 终通过泵的惯性流动方程求解其动 态工作过程的转速、 扬程和流 量； 2.4)产品试验阶段， 在泵水力试验中， 通过电机控制离心泵以固定转速运转， 给定不同 泵入口水流量， 测量泵扬程， 从而拟合获得泵扬程特性曲线， 通过系数换算 获得动态扬程特 性系数， 采用二级泵额定设计效率替代效率特性 曲线， 最终通过泵的惯性流动方程求解其 动态工作过程的转速、 扬程和流 量。 2.根据权利要求1所述的基于Modelica语言的通用离心泵动态仿真模型的建模方法， 其特征在于： 步骤2)中代码切换的方式具体为： 建立变量Num_Type， 为其配置四种计算模式选项， 分别为choice＝1代表选择 “内置公 式扬程‑效率”， 进行步骤2.1)， choice＝2代表选择 “水试扬程 ‑功率”， 进行步骤2.2)， choice＝3代表选择 “水试扬程 ‑效率”， 进行步骤2.3)， choice＝4代表选择 “二级泵水试扬 程‑效率已知 ”， 进行步骤2.4)； 将变量Num_Type配置为可选模式， 离心泵组件模型参数设置面板上选择四种计算模式 选项之一； 将不同计算模式下需要的输入参数在代码中进行配置， 在参数选择时， 选中的参数被 激活， 同时显示于参数面板上， 其 余参数被隐藏， 以实现不同计算模式下参数的按需配置 。 3.根据权利要求1或2所述的基于Modelica语言的通用离心泵动态仿真模型的建模方 法， 其特征在于， 步骤2)中， 在进行离心泵的动态仿真时， 需在使用该离心泵的泵压式液体 火箭发动机的起动初期进行离心泵起动过程的分区处 理：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021251 A 2若离心泵处于正常工作区， 采用扬程方程描述； 若离心泵处于正 转正流制动耗能 区， 则进行扬程分区处 理。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021251 A 3