基于模块化建模方法的舰用燃气轮机装置的仿真技术研究

论文摘要

燃气轮机具有功率大、单位质量轻、启动和加载时间短、污染低等优点,越来越受到各国海军的青睐。但是,燃气轮机的工作特性具有高度非线性,其实际工作过程很难被掌握。通过建立燃气轮机系统的仿真模型解决了这一难题,对预测其实际工作特性,研究其在运行中存在的问题具有重要意义。本文以某型三轴燃气轮机为研究对象,在分析机组结构和特性的基础上,选择应用MATLABSimulink软件,利用模块化建模的方法,建立了三轴燃气轮机各子系统的数学模型和仿真模型,包括压气机、燃烧室、涡轮、纯容积、转子和燃油控制系统等典型部件的模型。在仿真模型中,对部件特性曲线的处理是关键,直接影响整个燃机系统的仿真精度。本文基于最小二乘法,利用MATLAB工具箱对压气机特性曲线做二步一元拟合,达到较好的拟合精度。最后,连接各子系统模型组成三轴燃气轮机系统仿真模型,并对其动态和稳态工况进行仿真计算,将仿真结果与实验数据进行了比较分析,验证了该建模方法的正确性及仿真结果的精度,为燃气轮机系统运行特性的预测及工作状态的评估奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 国内外舰船用燃气轮机及其应用技术的发展概况
• 1.3 国内外舰船用燃气轮机仿真技术的发展概况
• 1.4 本文主要研究工作
• 第2章 舰船用燃气轮机系统模块化建模方法及仿真技术概述
• 2.1 模块化的定义
• 2.2 模块化的特点
• 2.3 燃气轮机模块化建模原则
• 2.4 系统仿真技术概述
• 2.5 本章小结
• 第3章 燃气轮机系统总体规划及子系统建模
• 3.1 燃气轮机模块化建模规划
• 3.2 建模基本假设
• 3.3 压气机模型
• 3.4 燃烧室模型
• 3.5 涡轮模型
• 3.6 纯容积模型
• 3.7 转子模型
• 3.8 燃油控制系统模型
• 3.9 本章小结
• 第4章 压气机特性曲线的处理
• 4.1 曲线拟合方法
• 4.2 压气机特性曲线拟合原理
• 4.3 MATLAB 曲线拟合工具箱
• 4.4 压气机特性曲线拟合实现过程
• 4.5 本章小结
• 第5章 燃气轮机子系统模块库Simulink 软件平台下的实现
• 5.1 仿真软件SIMULINK 简介
• 5.2 子系统的建立与封装
• 5.3 模块库构建与管理总体设计
• 5.4 模块库构建
• 5.5 模块库管理
• 5.6 本章小结
• 第6章 燃气轮机系统仿真
• 6.1 燃气轮机仿真模型
• 6.2 仿真结果及分析
• 6.3 仿真应注意的问题
• 6.3.1 仿真算法的选择
• 6.3.2 仿真参数的处理
• 6.4 本章小结
• 总结与展望
• 全文工作总结
• 课题展望
• 参考文献
• 附录主要符号
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 大摘要