微小型回热循环燃气轮机性能仿真及控制规律优化研究

发布时间：2020-12-07 01:57

　　微小型燃气轮机具有功率密度高、排放低、启动快、维修简单的优势,可广泛应用于分布式供能、特种电源和战车动力,是一种很有前景的高技术集成型热-功转化装备。微小型燃气轮机存在效率偏低和变工况性能衰减的技术瓶颈,而回热循环是提高微小型燃气轮机全工况热效率的有效方式。本文以广泛应用的两种典型回热循环燃气轮机,即单轴燃气轮机和动力涡轮导叶可调式三轴燃气轮机为研究对象,首先开展回热循环燃气轮机仿真模型研究,改善模型的收敛性与实时性;随后,开展回热器精细化建模,提高回热器仿真模型精度与维度;在此基础上,分别开展单轴与三轴回热循环燃气轮机性能仿真研究,获得最优控制规律与最优控制策略;最后,进行回热循环燃气轮机总体特性研究,分析控制参数调节速度与回热器热惯性对回热循环燃气轮机非稳态响应的影响,并提出快速实现非稳态控制的调控策略。本文的主要研究内容与结论如下:（1）采用部件法建立基于MATLAB/m语言的回热循环燃气轮机仿真程序,解决回热循环燃气轮机,特别是结构复杂的动力涡轮导叶可调式三轴回热循环燃气轮机仿真模型收敛性难题,结果表明非稳态性能仿真的实时性显著改善。（2）采用基于换热微元的回热器换热仿真方法,... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所)北京市

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

CapstoneC30回热循环燃气轮机示意图[12]

AGT-1500回热循环燃气轮机示意图[15]

常见动力装置性能对比[1]

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于数据的燃气轮机建模与控制技术概述[J]. 张兆宇,刘尚明.  热力透平. 2019(02)
[2]燃气轮机变几何涡轮气动技术研究进展[J]. 高杰,郑群,岳国强,董平,姜玉廷.  中国科学:技术科学. 2018(11)
[3]燃机性能加热器泄露检测系统的优化[J]. 丁梦琪.  科技经济导刊. 2017(28)
[4]变循环发动机双涵道模式下变几何控制探索[J]. 骆广琦,管磊,曾剑臣,吴涛,胡砷纛.  推进技术. 2017(05)
[5]航空发动机间冷器及回热器发展研究综述[J]. 赵璧,宣益民.  航空学报. 2017(09)
[6]一种考虑非线性余项的机载发动机自适应模型建立及其在寻优控制中的应用[J]. 李永进,张海波,张天宏.  推进技术. 2016(01)
[7]重型燃气轮机现状与发展趋势[J]. 蒋洪德,任静,李雪英,谭勤学.  中国电机工程学报. 2014(29)
[8]一种航空发动机轮盘尺寸与重量预估方法[J]. 杨龙龙,陈玉春,樊巍,李维,刘元轩.  航空工程进展. 2014(01)
[9]回热循环微型燃气轮机非线性数学模型[J]. 段建东,赵克,吴凤江,孙力,王要强.  航空动力学报. 2014(01)
[10]基于GasTurb/MATLAB的航空发动机部件级模型研究[J]. 张书刚,郭迎清,陆军.  航空动力学报. 2012(12)

博士论文
[1]变几何三轴式燃气轮机总体性能及控制规律研究[D]. 王涛.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2019
[2]变循环航空发动机自适应控制技术研究[D]. 李嘉.西北工业大学 2017
[3]变循环发动机特性分析及其与飞机一体化设计研究[D]. 周红.西北工业大学 2016
[4]燃气轮机全通流数值模拟研究[D]. 李义进.哈尔滨工程大学 2012
[5]现代航空燃气涡轮发动机故障分析与智能诊断关键技术研究[D]. 杨虞微.南京航空航天大学 2007

硕士论文
[1]变循环发动机控制技术研究及仿真验证[D]. 舒文君.南京航空航天大学 2019
[2]基于系统辨识的航空发动机建模研究[D]. 郑斐华.中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所) 2018
[3]某型燃气轮机建模及控制规律研究[D]. 李枚媛.中国科学院研究生院(工程热物理研究所) 2016
[4]涡轴发动机建模与扭矩加载控制技术研究[D]. 田彦云.南京航空航天大学 2016
[5]涡轴发动机模型修正及控制方法研究[D]. 朱正琛.南京航空航天大学 2016
[6]涡轴发动机全状态建模与部件性能评估方法研究[D]. 李嘉珉.南京航空航天大学 2014
[7]航空发动机燃油机构的闭环系统辨识与故障诊断算法研究[D]. 任佳.东北大学 2014
[8]燃气轮机数字式燃油控制半物理仿真系统设计与研究[D]. 李方熠.上海交通大学 2010
[9]涡轴发动机自适应模型的建立与鲁棒控制[D]. 邹先权.南京航空航天大学 2009
[10]航空燃气涡轮发动机起动过程数值模拟研究[D]. 王永杰.西北工业大学 2006



本文编号：2902407