間冷循環(huán)燃氣輪機總體性能仿真研究.pdf

1、大功率先進燃氣輪機是未來船舶動力的主要研究發(fā)展方向,由于我國在燃氣輪機事業(yè)上起步較晚,利用母型機改造大功率IC循環(huán)燃氣輪機是目前可行且符合實際的發(fā)展方向。總體性能的匹配與控制策略是其改造解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要對間冷燃機總體性能與控制策略開展研究,從理論預(yù)測的角度為實際間冷循環(huán)燃氣輪機的設(shè)計、研發(fā)、優(yōu)化及使用策略提供一定的技術(shù)借鑒,本文的主要工作如下:
　　1根據(jù)熱力系統(tǒng)機理建模法,按照模塊化建模理論,建立了IC循環(huán)燃氣輪機系

2、統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型,特別是建立了一套相對完善的機上、機外中間冷卻器的非線性化數(shù)學(xué)模型,并對緊湊式中間冷卻器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性進行了仿真模擬,分析了變工況下中間冷卻器熱慣性對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。
　　2采用面向?qū)ο笤O(shè)計技術(shù),建立IC循環(huán)燃氣輪機系統(tǒng)仿真模型模塊庫,并開發(fā)了一套具有可擴展性的船用間冷循環(huán)燃氣輪機仿真專題軟件對IC循環(huán)燃氣輪機帶動機械推進機組性能仿真研究及帶動發(fā)電機組性能仿真研究,為船用IC循環(huán)燃氣輪機穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能研究提

3、供了良好的仿真平臺。
　　3利用該軟件計算了海水溫度變化、機上中間冷卻器間冷度變化、機外中間冷卻器間冷度變化、乙二醇水溶液流量變化、大氣溫度變化對IC循環(huán)燃機的影響,得到了各設(shè)計參數(shù)對總體性能的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,運用改進的粒子群優(yōu)化算法又分別編制了以循環(huán)效率最優(yōu)為目標、以輸出功率最優(yōu)為目標及兩者最優(yōu)為目標的優(yōu)化軟件,并得到了達到優(yōu)化目標時所應(yīng)取得的熱力循環(huán)過程參數(shù)值,從而為實際IC循環(huán)燃氣輪機的設(shè)計提供了技術(shù)參考。
　　

4、4用該軟件對船用IC循環(huán)燃氣輪機帶動機械推進機組的“船-機-槳”的匹配特性進行了分析,研究了機組在不同工況(加、減速過程)的動態(tài)特性。提出了加速過程時供油規(guī)律的優(yōu)化方案和中間冷卻器工作模式切換時的供油方案,進一步進行了機組的間冷系統(tǒng)流動參數(shù)的優(yōu)化分析研究,得到了合理的乙二醇水溶液流量和海水流量調(diào)節(jié)規(guī)律。
　　5用該軟件對船用間冷循環(huán)燃氣輪機帶動發(fā)電機組進行了加載和減載動態(tài)特性分析,提出了在加載過程進行分級加載的策略。給出了采用模糊