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船用间冷循环燃气轮机性能仿真研究
| 论文题名： | 船用间冷循环燃气轮机性能仿真研究 |
| 关键词： | 冷循环;燃气轮机性能;循环燃气轮机;中间冷却器;船用燃气轮机;冷却循环;简单循环;电力推进系统;低压压气机;大功率;循环机组;动态仿真;线性数学模型;变工况性能;主推进系统;逐级叠加法;优化工具箱;压气机特性;重新计算;运行规律 |
| 摘要： | 研发大功率船用燃气轮机是当今船舶主动力发展的主流,要发展我国大功率船用燃气轮机,在一个合适的母型简单循环燃气轮机的基础上进行中间冷却循环改造,是一种快捷、合理的选择,而且具有重要的实际意义。本文针对中间冷却循环燃气轮机进行仿真研究,可以为大功率船用燃气轮机的研制工作提供一定的参考。 本文对中间冷却器进行了结构设计,采用分体(5个间冷器)沿燃气轮机圆周布置的方式,利用MATIAB遗传算法优化工具箱对其结构尺寸进行优化设计,使其体积(重量)在换热性能不降低的情况下最小。中间冷却改造去掉了低压压气机的末尾2级,需要重新计算压气机的特性,文中分别阐述了基于叶栅法、逐级叠加法和统计规律法,由于缺少详细数据,在比较各种方法的优缺点之后,采用统计规律法对低压压气机特性进行计算。 建立中间冷却循环燃气轮机系统及各个部件的非线性数学模型,在Matlab/simulink平台上应用模块化建模的方法建立了通用性的各部件仿真模块,进而建立该系统的稳态和动态仿真模型。对间冷循环燃气轮机的不同工况进行了稳态仿真,并与简单循环的进行了比较,而且分析了间冷度对机组性能的影响;对间冷循环燃气轮机进行了动态性能仿真,研究间冷循环机组驱动发动机和螺旋桨两种不同负载的变工况性能(加速、减速),得到了间冷循环燃气轮机用于机械推进系统和电力推进系统的加、减速运行规律。 对间冷循环和简单循环进行了动态仿真的对比研究,分析两种循环在变工况下的动态特性,结果表明中间冷却循环机组的机动性与简单循环的基本相同,但是机组的输出功率有大幅度增加,热效率也略有增加。结果表明中冷循环燃气轮机的性能可以满足未来船舶主推进系统的需要。 |
| 作者： | 王建清 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李淑英 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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