氢燃料电池涡旋膨胀机气体力分析

DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2025.16.032

基金项目：江西省教育厅科学技术研究项目“氢燃料电池汽车用涡旋膨胀机运行机理及特性研究”（GJJ2202615）；江西省教育厅科学技术研究项目“高速铁路轨道动静态多元信号匹配方法研究”（GJJ2402511）

作  者：张美芸 ，王训杰（江西科技学院人工智能学院，江西 南昌 330098）

摘　要：【目的】涡旋膨胀机是氢燃料电池空气供应系统的核心部件，涡旋膨胀机的受力分析对其输出性能有着重要意义。【方法】通过建立涡旋膨胀机气体力数学模型，设计正交试验，对涡旋膨胀机径向气体力F_r、轴向气体力F_a、切向气体力F_t、自转力矩M_r和倾覆力矩M_t等进行分析，并探讨了气体力对涡旋膨胀机输出性能的影响。【结果】1）涡旋盘高度H对径向气体力F_r、切向气体力F_t影响较大，回转半径R_or和涡旋盘厚度t对轴向气体力F_a影响更大；2）椭圆基网络模型对各个参数响应的拟合效果较好，故本研究使用椭圆基网络模型；3）动涡旋盘所受的切向气体力F_t的近似模型优化值约为径向气体力F_r近似模型优化值的7.3倍，因此切向气体力是分析涡旋膨胀机传动系统动平衡时应考虑的主要因素。【结论】本研究对于设计和改进膨胀机部件、提高涡旋膨胀机性能和系统整体效率具有一定的参考价值。

关键词：氢燃料；涡旋膨胀机；气体力

引文信息：[1]张美芸，王训杰.氢燃料电池涡旋膨胀机气体力分析[J].南方农机，2025，56(16)：120-123.

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