燃气轮机仿真技术研究

发布时间：2017-04-24 14:12

  本文关键词：燃气轮机仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采用仿真技术来替代部分真实燃气涡轮发动机试验研究，能极大地降低研制成本、提高研制效率。本文根据燃气涡轮发动机仿真技术的原理，进行了燃气轮机数学建模和半物理仿真试验两个方面的研究。 首先在分析燃气涡轮发动机工作原理的基础上，对其工作过程做了一些合理的假设，采用变比热法拟合公式进行部件的气动热力学计算；根据燃气轮机的工作原理建立了部件级数学模型；为进一步减小模型的计算误差，本文在分析已有特性数据和试车数据特点的基础上提出了一种根据试车工况数据修正燃气轮机特性数据的方法，用此方法修正的特性数据在模型计算时获得了良好的效果。 对燃气涡轮发动机控制系统半物理仿真平台中的压力仿真系统进行了总体方案分析，从理论上验证了其可行性并进行了性能仿真。压力仿真系统包括信号发生装置、压力场仿真装置、测量装置、驱动装置、控制器。另外从硬件和软件两部分进行了详细介绍，并根据系统自身特性提出了一种跟信号频率相关的变增益PID控制算法。 最后对系统进行了实验验证，以测试其可用性及性能。调试工作按照硬件模块分模块进行，各模块测试正常工作以后测试系统的闭环性能。经调试，系统各模块都能够正常工作，采用与频率相关的变增益PID算法，系统对变化信号的频率特性比较好，可以用来模拟发动机工作过程中的压力参数。
【关键词】：燃气轮机 仿真 建模 特性数据修正 半物理 压力仿真 变增益PID
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK47;TP391.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 图表清单9-11
• 注释表11-12
• 第一章 绪论12-17
• 1.1 概述12
• 1.2 仿真技术的意义12-13
• 1.3 燃气轮机仿真技术的国内外发展状况13-16
• 1.4 本文内容安排16-17
• 第二章 燃气轮机数学建模方法17-37
• 2.1 概述17-18
• 2.2 燃气轮机部件法建模的基础18-21
• 2.2.1 部件法建模假设18
• 2.2.2 计算气体热力学性质的变比热法18-20
• 2.2.3 部件法建模需要的部件特性20-21
• 2.3 部件特性计算21-24
• 2.3.1 进气道21-22
• 2.3.2 低压压气机22-23
• 2.3.3 高压压气机23
• 2.3.4 燃烧室23
• 2.3.5 高压涡轮23-24
• 2.3.6 低压涡轮、动力涡轮24
• 2.3.7 螺旋桨24
• 2.4 部件法模型的求解模型24-28
• 2.4.1 猜值选择24-25
• 2.4.2 平衡方程25-26
• 2.4.3 求解模型26-28
• 2.5 特性数据的修正方法28-34
• 2.6 模型动态仿真34-36
• 2.7 本章小结36-37
• 第三章 燃气轮机半物理仿真中压力仿真系统的设计37-61
• 3.1 引言37
• 3.2 燃气涡轮发动机数控系统半物理仿真总体结构37-38
• 3.3 压力仿真系统总体设计38-40
• 3.4 压力仿真系统的性能分析40-43
• 3.4.1 供油压力的选择40
• 3.4.2 液压缸选择40
• 3.4.3 压力仿真系统的动态特性计算40-43
• 3.5 硬件电路设计43-49
• 3.5.1 DSP 核心板设计44-45
• 3.5.2 LVDT 信号调理电路设计45-47
• 3.5.3 压力传感器信号调理电路设计47
• 3.5.4 串口通讯模块电路设计47-48
• 3.5.5 驱动输出电路设计48-49
• 3.6 软件设计49-60
• 3.6.1 主程序50-51
• 3.6.2 数据采集模块软件设计51
• 3.6.3 SCI 数据通讯模块软件设计51-53
• 3.6.4 SPI 模块软件设计53-54
• 3.6.5 控制算法54-60
• 3.7 本章小结60-61
• 第四章 压力仿真系统的调试61-70
• 4.1 LVDT 信号调理电路调试61-62
• 4.2 DAC 模块电路调试62-63
• 4.3 串口通信模块调试63-64
• 4.4 系统闭环调试64-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 总结70
• 5.2 展望70-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文77

【参考文献】

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本文编号：324351