本文關鍵詞：分軸燃氣輪機的建模和仿真研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：燃氣輪機是一種旋轉葉輪式動力機械，依靠連續(xù)流動的氣體為工質帶動葉輪高速旋轉，從而將燃料的能量轉變?yōu)橛杏霉�。燃氣輪機是重要的動力機械，廣泛應用于航空、艦船以及電站系統(tǒng)中，因此對其進行建模仿真從而研究其性能具有理論與現(xiàn)實意義。 Matlab/Simulink屬于面向圖形對象建模并且采用可視化仿真技術，，是建立地面燃氣輪機模型仿真平臺的基礎。本文采用模塊化建模方法，通過對分軸燃氣輪機功能分析與抽象，在Matlab/Simulink仿真環(huán)境中建立了一個燃氣輪機模型仿真平臺。 在壓氣機特性曲線擬合處理方面，通過分析目前對壓氣機特性曲線的處理方法，借鑒了Monod和Logistic模型的一些特點，提出了新的經(jīng)驗模型來擬合特性曲線。由于提出的模型為微分方程形式，因此采用龍格庫塔法進行模型解算，參數(shù)辨識采用差分進化算法，在確定初始點后即可解算得到相應的特性曲線。該模型參數(shù)較少，與現(xiàn)有的方法相比也有更高的精度。 在穩(wěn)態(tài)仿真中，利用Simulink模塊庫建立了燃氣輪機中進氣道、壓氣機、燃燒室、高壓透平和動力透平這幾個典型部件模塊的模塊庫，根據(jù)燃機的流量平衡和功率平衡關系建立了穩(wěn)態(tài)工作方程組模塊，考慮到方程組是非線性函數(shù)，采用了Newton-Raphson法對其求解，最后得到了該型燃氣輪機的穩(wěn)態(tài)工作平衡點，從而完成了穩(wěn)態(tài)仿真驗證。 在動態(tài)仿真中，考慮到比熱和油氣比的變化對系統(tǒng)的影響，采用了變比熱和變油氣比的計算方法。在仿真平臺上建立了用于動態(tài)仿真的轉子模塊和容積模塊，基于容積慣性法建立了無迭代動態(tài)模型，實現(xiàn)了某型分軸燃氣輪機的動態(tài)仿真，仿真結果與參考曲線誤差較小。 在燃氣輪機控制器的設計方面，采用差分進化算法對PI控制器參數(shù)進行整定，仿真結果表明采用該參數(shù)整定方法可獲得較好的動態(tài)特性。
【關鍵詞】：燃氣輪機 壓氣機特性曲線 穩(wěn)態(tài)仿真 動態(tài)仿真 Newton-Raphson 容積慣性法
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TK472
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 符號說明7-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 燃氣輪機發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.1 國外燃氣輪機發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國內(nèi)燃氣輪機發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.3 燃氣輪機建模仿真狀況12-17
• 1.3.1 燃氣輪機建模狀況12-15
• 1.3.1.1 穩(wěn)態(tài)模型12-13
• 1.3.1.2 動態(tài)模型13-15
• 1.3.2 燃氣輪機仿真支持系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3.3 燃氣輪機控制設計狀況16-17
• 1.4 本文所做的工作17-18
• 第二章 壓氣機特性曲線及其處理方法18-25
• 2.1 壓氣機特性曲線擬合方法18-20
• 2.1.1 壓氣機特性曲線18-19
• 2.1.2 曲線擬合方法介紹19-20
• 2.2 特性曲線擬合函數(shù)模型提出20-22
• 2.2.1 傳統(tǒng)模型及其局限性20
• 2.2.2 新模型的提出20-22
• 2.3 差分進化算法22-24
• 2.3.1 差分進化算法原理22-23
• 2.3.2 差分進化算法的應用23-24
• 2.4 本章總結24-25
• 第三章 壓氣機特性模型參數(shù)辨識及求解25-34
• 3.1 模型匹配性檢驗及參數(shù)辨識25-29
• 3.1.1 單根特性曲線分別擬合25-27
• 3.1.2 特性曲線整體擬合27-29
• 3.2 初值點擬合和模型求解29-32
• 3.2.1 初值點擬合29-32
• 3.2.2 模型求解32
• 3.3 幾種方法的精度比較32-33
• 3.4 本章總結33-34
• 第四章 燃氣輪機穩(wěn)態(tài)仿真34-44
• 4.1 燃氣輪機構成及其建模假設34
• 4.2 部件級穩(wěn)態(tài)模型的建立34-39
• 4.2.1 進氣道模塊35
• 4.2.2 壓氣機模塊35-37
• 4.2.3 燃燒室模塊37
• 4.2.4 透平模塊37-39
• 4.3 燃氣輪機穩(wěn)態(tài)共同工作方程及其求解39-41
• 4.3.1 燃氣輪機穩(wěn)態(tài)共同工作方程及其模塊39-41
• 4.3.2 穩(wěn)態(tài)共同方程的求解41
• 4.4 穩(wěn)態(tài)模型的整體構建與仿真結果41-43
• 4.4.1 模型整體構建41-42
• 4.4.2 燃氣輪機仿真流程42-43
• 4.4.3 仿真結果43
• 4.5 本章小結43-44
• 第五章 燃氣輪機動態(tài)仿真44-52
• 5.1 燃氣輪機動態(tài)性能仿真方法44-46
• 5.1.1 變比熱的計算方法44-45
• 5.1.2 燃燒室油氣比的計算方法45-46
• 5.2 Simulink 動態(tài)性能仿真模型實現(xiàn)46-49
• 5.2.1 壓氣機模塊46
• 5.2.2 容積模塊46-47
• 5.2.3 燃燒室模塊47-48
• 5.2.4 透平模塊48
• 5.2.5 轉子模塊48-49
• 5.2.6 動態(tài)仿真的整體模型建立49
• 5.3 動態(tài)性能仿真驗證49-51
• 5.4 本章小結51-52
• 第六章 燃氣輪機控制器設計52-57
• 6.1 PID 控制器參數(shù)優(yōu)化方法介紹52
• 6.2 PI 控制參數(shù)整定52-56
• 6.2.1 PI 控制算法52-53
• 6.2.2 基于差分進化算法 PI 參數(shù)整定53-56
• 6.3 本章小結56-57
• 第七章 總結及展望57-59
• 7.1 本文工作總結57
• 7.2 研究展望57-59
• 參考文獻59-63
• 致謝63-64
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表和完成的學術論文64-66

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙士杭;分軸燃氣輪機的變工況計算與性能分析[J];工程熱物理學報;1984年04期

2 倪維斗,任挺進,徐向東;分軸燃氣輪機辨識結果的擬合與分析[J];儀器儀表學報;1985年04期

3 呂澤華,葉柏生;分軸燃氣輪機大擾動動態(tài)過程計算[J];航空動力學報;1989年01期

4 楊濤;王志濤;李淑英;;船用分軸燃氣輪機的模塊化建模與動態(tài)仿真[J];汽輪機技術;2008年04期

5 王文濤,趙耀紅;基于廣度優(yōu)先搜索算法的河流演進動態(tài)仿真的實現(xiàn)[J];長春工程學院學報(自然科學版);2004年01期

6 劉波,顧建明;泵變轉速工況特性的動態(tài)仿真[J];流體機械;2005年07期

7 姚榮康,朱昌明,詹永麒,周瓊;帶皮囊式蓄能器的油壓緩沖器仿真與試驗[J];系統(tǒng)仿真學報;2005年11期

8 劉振照;韓祖行;費鴻俊;;OpenGL在繼電器動態(tài)仿真中的應用[J];機電元件;2005年04期

9 王衛(wèi)國;黃克正;孟慶波;祝鳳金;;汽車裝焊夾具CAD系統(tǒng)仿真技術的研發(fā)[J];機床與液壓;2006年08期

10 張甫仁;徐湃;曾小燕;;燃氣管網(wǎng)系統(tǒng)仿真的理論分析與應用[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2009年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜隨更;郭勁松;;動態(tài)仿真在整體葉盤線性摩擦焊接中的應用[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

2 吳衛(wèi)平;;基于經(jīng)濟計量模型的動態(tài)仿真預測方法[A];全國青年管理科學與系統(tǒng)科學論文集（第2卷）[C];1993年

3 王建霞;;紅外探測與動態(tài)仿真環(huán)境融合技術研究[A];二○○一年中國系統(tǒng)仿真學會學術年會論文集[C];2001年

4 藍小民;;基于AutoCAD環(huán)境下的平面連桿機構動態(tài)仿真研究[A];第十四屆全國圖學教育研討會暨第六屆制圖CAI課件演示交流會論文集（下冊）[C];2004年

5 黃虎;李志浩;虞維平;;風冷熱泵冷熱水機組除霜過程仿真及實驗驗證[A];江蘇省制冷學會第四屆年會論文集[C];2000年

6 黃鎮(zhèn)平;梁鋒;甘建華;;高壓共軌式電控柴油機的動態(tài)仿真模型研究[A];第三屆廣西青年學術年會論文集（自然科學篇）[C];2004年

7 吳曉明;高明;孫紅梅;;一種新型液壓緩沖閥的設計與分析[A];機床與液壓學術研討會論文集[C];2004年

8 吳曉明;高明;孫紅梅;;一種新型液壓緩沖閥的設計與分析[A];第三屆全國流體傳動及控制工程學術會議論文集（第二卷）[C];2004年

9 李永安;尚豐偉;焦明先;;空調(diào)用封閉式冷卻塔熱工性能的動態(tài)仿真及實驗研究[A];全國暖通空調(diào)制冷1998年學術年會論文集（2）[C];1998年

10 袁U

本文編號：375602