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燃气轮机使用NARMAX结构的整体非线性建模本文探讨了燃气轮机使用NARMAX技术的整体的非线性模型。
首先，研究了用小信号数据估计的线性模型，确定了整体非线性模型的条件。
然后，在时间和频率范围内执行发动机非线性特征的非参数分析。
线性建模和非线性分析得到的信息被用来限制非线性建模的研究空间。
用大信号数据确定了非线性模型，与线性模型相比较说明了它的优越性能。
本文阐述了如何结合周期性实验信号、频率范围分析和识别技术、时间域NARMAX建模来增强飞行器燃气轮机的建模。
简介燃气涡轮最初是设计用来做飞行器动力装置的，但现在广泛应用于航空，航海和工业设备。
随着工业设备的广泛和快速发展，发动机的建模是一个很重要的过程。
在发动机整个寿命过程中，发动机的发展和运转都需要对燃气轮机进行建模。
设计控制系统能帮助建模，一旦确定模型和发动机的真实数据相匹配，对模型参数的物理解释也就能的得出来了。
这样就能检验对发动机特性的最初设想。
这篇论文说明的是燃油流量与航空燃气涡轮动力轴转度之间的关系。
轴的转速是燃气轮机的一个重要输出量，根据轴的转速，能计算出燃气轮机的内压和推力。
现代燃气轮机一般有两根传动轴，一根是用来连接高压压气机和高压涡轮的，另一根是用来连接低压压气机和低压涡轮的。
文章中提到的罗尔斯罗伊斯公司斯贝MK202发动机就是这样的一种双轴发动机。
尽管这款发动机已不再使用，但斯贝与类似于使用于欧洲战机的EJ200发动机有相同的特性。
Evans最近研究发动机的主要工作就是通过用小振幅信号和用频域技术来确定高精度的线性模型。
对于这些小信号模型，我们认为由噪音和非线性所引起的误差非常小，并且研究结果也发现误差确实很小。
此技术也被用来评估模型在不同工作点时的工作状况。
在DERA中，以海平面静态为条件收集数据。
在振幅达到稳定状态燃油流量的±10%时使用多重正弦和IRMLBS（±10%W f）。
然而，所有物理系统都或多或少不是线性的，这就要求用一个更完整的非线性模型来描述燃气轮。
128节能基础科学NO.02 2020节能 ENERGY CONSERVATION燃气轮机燃烧室模型仿真提梦桃 谢英柏（华北电力大学动力工程系，河北 保定 071003）摘 要：目前燃气轮机由于体积小，清洁无污染而在清洁发电技术领域有较多应用。
燃烧室作为燃气轮机主要部件之一，是燃料燃烧产生热能从而通过在后续涡轮中做功输出电能的重要枢纽。
为有效提高机组的安全性及可靠性，需要针对燃气轮机系统尤其是燃烧室进行建模分析。
由于燃烧室的实际运行情况具有复杂性，因此对其进行简化处理，针对其工作的特性对其进行模拟研究。
采用模块化建模，基于能量平衡与质量平衡分析燃烧室的稳定运行工况，并且采用欧拉显式微分方程对其进行了动态数学建模。
并利用编程语言对燃烧室模型进行了编译，转化为了二次建模进而基于智能仿真平台对其运行过程中进行分析，即环境温度、环境压力以及燃料品质（燃料热值）变化对燃烧室性能的影响。
关键词：燃气轮机；燃烧室；数学建模；变工况中图分类号：TK39 文献标识码：A 文章编号：1004-7948（2020）02-0128-03doi ：10.3969/j.issn.1004-7948.2020.02.045Model simulation of gas turbine combustorTI Meng-tao XIE Ying-baiAbstract ：At present，gas turbine is widely used in clean power generation technology due to its small size，clean and pollution-free. As one of the main components of gas turbine，combustion chamber is an important hub for generating heat energy from fuel combustion and generating electric energy through work in subsequent turbines. In order to effectively improve the safety and reliability of the unit，it is necessary to model and analyze the gas turbine system，especially the characteristics of the combustion chamber. Because of the complexity of the actual operation of the combustion chamber，it is simplified and simulated according to its working characteristics. In this paper，modular modeling is used. Based on the energy balance and mass balance，the stable operation condition of the combustion chamber is analyzed，and the dynamic mathematical model is established by using Euler explicit differential equation. It is analyzed based on the intelligent simulation platform.Key words ：gas turbine ；combustion chamber ；mathematical modeling ；variable condition引言燃气轮机作为高效清洁、响应迅速的动力系统，得到了广泛的应用。
燃气轮机燃烧室流动特性仿真分析燃气轮机燃烧室是燃烧工程中的重要组成部分。
燃料在燃烧室内被燃烧释放出能量，驱动轮机转动从而产生功。
因此，研究燃气轮机燃烧室的流动特性对于提高燃气轮机的效率和可靠性具有重要意义。
燃气轮机燃烧室的流动特性受多种因素的影响，如燃烧室的几何结构、燃料和空气的进口速度、温度等。
为了实现对燃烧室流动特性的仿真分析，必须建立适当的数值模型。
一种常用的方法是采用计算流体力学（CFD）方法，通过对流动场的离散和求解，得到燃烧室内的各种参数分布。
首先，燃烧室内的流动可以分为内部和外部两个方面。
内部流动主要指的是燃料和空气混合后的流动，这部分流动在燃烧室内部形成了一个混合区，对于燃烧过程至关重要。
外部流动指的是燃烧室外部空气的流动，其可以通过控制燃烧室的出口速度和出口尺寸等参数，来影响燃烧室内部的流动和燃烧过程。
在内部流动的仿真分析中，研究者通常需要考虑多种模型和参数，如湍流模型、喷雾模型、燃料和空气的物性参数等。
湍流模型是燃烧室流动特性分析中的核心模型之一，通过对湍流能量守恒方程的离散和求解，可以得到燃烧室内湍流的分布以及湍流能量的转换过程。
喷雾模型则可以模拟燃料喷射的形成和燃料雾化的过程，为混合区的形成提供基础。
与内部流动相对应，外部流动的仿真分析主要关注燃烧室外部空气的流动和排气过程。
通过对燃烧室的出口速度和出口尺寸等参数的控制，可以调整燃气轮机的输出功率和效率。
在外部流动的仿真分析中，研究者通常需要考虑流动的稳定性、流速分布的均匀性等问题。
除了考虑燃烧室内部和外部的流动特性之外，燃气轮机燃烧室的仿真分析还需要关注其他的一些问题。
例如，燃烧室的温度分布和热负荷分布对于燃气轮机的寿命和性能都有重要影响。
温度分布的不均匀性会导致燃气轮机的部分区域过热或过冷，从而影响其使用寿命。
热负荷分布的不均匀性会导致燃气轮机的某些部分工作在较大的负荷下，从而影响其工作效率和可靠性。
综上所述，燃气轮机燃烧室的流动特性仿真分析是提高燃气轮机效率和可靠性的重要途径之一。
燃气轮机系统的建模与仿真燃气轮机是一种高效可靠的能源转换设备，可以广泛应用于发电、飞行、航海等领域。
燃气轮机系统由多个部件组成，包括压气机、燃烧室、涡轮机等。
为了更好地设计、优化和控制燃气轮机系统，建立燃气轮机系统的模型并进行仿真是非常重要的。
一、燃气轮机系统的建模方法1. 基于物理学原理的建模方法这种建模方法基于燃气轮机系统的物理特性，通过对控制方程和能量平衡方程的建立，得出燃气轮机系统的数学模型。
这种方法的优点是能够准确地反映燃气轮机系统的物理特性，但是需要大量的计算和模型参数的确定，适用于研究燃气轮机系统的基本特性。
2. 基于统计方法的建模方法这种建模方法基于大量的实验数据，通过对实验数据的分析和处理，建立燃气轮机系统的统计模型。
这种方法的优点是不需要精确的物理特性和模型参数，可以通过实验数据进行建模，但是需要大量的实验数据和数据分析技能。
3. 基于神经网络的建模方法这种建模方法基于神经网络的模式识别能力，通过对燃气轮机系统的输入和输出数据进行学习，建立燃气轮机系统的神经网络模型。
这种方法的优点是能够学习系统的复杂非线性关系，但是需要大量的学习数据和神经网络模型的优化。
二、燃气轮机系统的仿真方法1. 基于模型的仿真方法这种仿真方法基于燃气轮机系统的数学模型，通过数值模拟的方法，进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是可以对燃气轮机系统进行全面的仿真和测试，但是需要精确的物理模型和大量的计算资源。
2. 基于实验数据的仿真方法这种仿真方法基于实验数据的统计模型，通过对实验数据的模拟和处理，进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是可以通过实验数据进行仿真，但是需要大量的实验数据和数据分析技能。
3. 基于混合方法的仿真方法这种仿真方法综合使用基于模型和基于实验数据的方法，通过建立精确的数学模型和处理实验数据，进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是综合了两种方法的优点，可以比较准确地进行燃气轮机系统的仿真。
燃气轮机系统建模与性能分析摘要：燃气轮机机组具有超强的北线性，人们掌握它的具体实施工作过程运行规律是很难得。
在我过电力工业中对它的应用又不断加强。
为了更加透彻的解决这个问题，本文将通过建立燃气轮机机组系统建模及模拟比较研究机组设计和运行中存在的问题，从而分析它的性能。
关键词：燃气轮机；系统建模；性能1模拟对象燃气轮机的物理模型在标准IS0工况条件(15℃101.3kpa及相对湿度60%)下，压气机不断从大气中吸入空气，进行压缩。
高压空气离开压气机之后，直接被送入燃烧室，供入燃料在基本定压条件下完成燃烧。
燃烧不会完全均匀，造成在一次燃烧后局部会达到极高的温度，但因燃烧室内留有足够的后续空间发生混合、燃烧、稀释及冷却等复杂的物理化学过程，使得燃烧混合物在离开燃烧室进入透平时，高温燃气的温度己经基本趋于平均。
在透平内，燃气的高品位焙值(高温、高压势能)被转化为功。
1.1燃气轮机数值计算模型与方法本文借助于 GateCycle软件平台，搭建好的燃气轮机部件模块实现燃气轮机以上物理模型的功能转化，进行燃气轮机的热力学性能分析计算的。
在开始模拟燃气轮机之前，首先对燃气轮杋部件模块数学模型及计算原理方法进行简单介绍。
1.2压气机数值计算模型式中，q1、q2、ql分别为压气机进、出口处空气、压气机抽气冷却透平的空气的质量流量；T1*、 p1*分别为压气机进出口处空气的温度、压力；T2*、 p2*分别为压气机出口处空气的温度、压力ηc 、πc分别为压气机绝热压缩效率，压气机压比γa 为空气的绝热指数；ρa为大气温度；∅1为压气机进气压力损失系数ιcs 、ιc分别为等只压缩比功和实际压缩比功i*2s、i*2、i*1分别为等只压缩过程中压气机出口处空气的比焓，实际压缩过程中压气机出日处空气的比烩和压气机进日处空气的比焓；当压气机在非设计工况下工作时，一般计算方法是将压气机性能简单处理编制成数表，通过插值公式求得计算压气机的参数，即在压气机性能曲线上引入多条与喘振边界平行的趋势线，这样可以把压比，流量，效率均视为平行于喘振边界的等趋势线和转速的函数。
燃气轮机燃烧室动态仿真模型研究与应用崔 凝1,王兵树1,孙志英1,邓 勇2(11华北电力大学控制科学与工程学院,河北保定071003;21深圳市广前电力有限公司,广东深圳518054)摘要:以质量、能量守衡原理为基础,结合热力学、传热学、流体力学相关专业基础知识,以深圳广前电力有限公司M701型燃气-蒸汽联合循环机组配套的燃烧室为对象,在一定简化条件下,建立了燃烧室动态仿真模型,首次从机组整个热力系统的角度研究燃烧室动态特性及其对整个机组特性的影响。
仿真试验表明:所建模型能够正确反映参照机组燃烧室的动态特性和全工况运行过程,整体模型运算稳定可靠,可直接应用于燃气轮机和联合循环机组的整体仿真系统模型的开发,还可为燃机控制系统的设计与分析提供良好的非线性子模型。
关键词:仿真;动态模型;模块化建模;燃烧室;燃气轮机中图分类号:T K47419;TP39119 文献标识码:A 文章编号:1007-2691(2007)06-0071-06Study and application on dynamic simulation modelfor the combustor of heavy duty gas turbineCU I Ning1,WAN G Bing2shu1,SUN Zhi2ying1,DEN G Y ong2(1.School of Control Science and Engineering,North China Electric Power University,Baoding071003,China;2.Shenzhen Guangqian Power Co.Ltd.,Shenzhen518054,China)Abstract:On the basis of the mass,energy conservation principle and elements knowledge of thermodynamic theory, heat transfer theory and hydro2dynamic theory,after reasonable simplification,a dynamic simulation model for a gas turbine combustor was developed,which the simulated object is the combustor installed in the M701F combined cycle unit in Shenzhen Guangqian Power Co.,Ltd.For the first time,the dynamic characteristic of the combustor and its influence on the performance of the gas turbine power unit was discussed from the angle of the overall thermal system. The simulation tests show that the simulation model can correctly simulate the transient behavior and overall operating process of the combustor in the object unit,the iterative method applied in the models is stable.The dynamic simula2 tion model can be directly used for the gas turbine or combined cycle unit simulator development,and is a good nonlin2 ear sub2model for the control system design and analysis of the gas turbine.K ey w ords:simulation;dynamic model;modular modeling;combustor;gas turbine.0 引 言无论是以高热值天然气为燃料的燃气-蒸汽联合循环系统,还是以中低热值煤基合成气为燃料的IGCC系统,作为总能系统中能量转换的重要环节,燃气轮机特性的正确描述是预测和分析上述系统整体性能的关键。
独立运行和并网模式下微型燃气轮机的建模与性能分析Modeling and Performance Analysis of Microturbine in Independent Operation and Grid -Connection ModeABSTRACT:The microturbine generation system will be the most widely used distributed generation in the near future. According to the dynamic characteristics of the Microturbine system, a mathematic model which treats the Microturbine and its electric system as a whole is built. Further researches on the basic control of the Microturbine system are presented. The dynamic characteristics of the Micro gas turbine system are emphasized, especially the characteristics of the load disturbance. Simulation results demonstrate the model is coordinate to the real Microturbine system. The general purpose of this project is for further researching thermodynamic engine control of the Microturbine and giving the basic resources to corresponding control of inverter control of generator electric side.KEY WORDS：distributed generation; microturbine; modeling; simulation; PWM摘要：微型燃气轮机发电系统是一种具有广泛应用前景的分布式发电系统。
机械工程中的燃气轮机设计与仿真引言：机械工程是一门综合性、应用性很强的学科，燃气轮机作为机械工程中的重要组成部分之一，其设计与仿真是该领域的研究热点之一。
本文将探讨燃气轮机的设计原理、仿真方法以及在机械工程领域中的应用。
一、燃气轮机的设计原理燃气轮机是利用高温燃气在高速旋转的涡轮上产生功的一种动力装置。
其设计原理主要包括燃气轮机的基本构造、工作原理以及关键技术等方面。
1.1 燃气轮机的基本构造燃气轮机由压气机、燃气发生器、涡轮和排气系统等组成。
其中，压气机负责将空气压缩，燃气发生器将燃料与压缩后的空气混合并燃烧，生成高温高压的燃气。
燃气通过涡轮，使其高速旋转，从而驱动动力设备工作。
最后，废气通过排气系统排出。
1.2 燃气轮机的工作原理燃气轮机的工作原理基于热力学循环原理，主要包括压气机工作循环和涡轮工作循环两大部分。
在压气机循环中，空气受到压缩，增加了能量的含量；在涡轮循环中，燃气的能量被转化为机械能，实现了动力输出。
1.3 燃气轮机的关键技术燃气轮机的设计中，关键技术主要包括气动设计、燃烧室设计、轮叶材料选择和热控设计等。
气动设计通过优化涡轮、压气机等部件的气动参数，提高燃气轮机的效率和性能。
燃烧室设计则涉及混合、燃烧和热负荷分布等方面的问题。
轮叶材料的选择需要考虑其耐高温、抗氧化和抗腐蚀等性能。
热控设计则是为了保证燃气轮机在工作过程中的安全性及运行稳定性。
二、燃气轮机的仿真方法为了优化燃气轮机的设计，减少试错成本，提高设计效率，燃气轮机的仿真方法被广泛应用于工程实践中。
燃气轮机的仿真主要包括流场仿真和热传输仿真两方面。
2.1 流场仿真流场仿真主要通过计算流体力学（CFD）方法来模拟燃气轮机内部的气流运动。
该方法可以预测气流的速度、温度、压力分布以及涡旋和湍流等现象，从而分析气动特性和性能。
2.2 热传输仿真热传输仿真主要通过有限元分析（FEA）方法来模拟燃气轮机内部的热传输过程。
该方法可以预测热量分布、温度梯度以及材料的热应力等，从而分析燃气轮机的热特性和热耦合问题。
燃气轮机模拟仿真加工随着工业化的不断进展，燃气轮机已经成为了现代工业中不可缺少的一种核心设备。
但是燃气轮机生产的过程中，测试和验证是非常重要的一环。
由于燃气轮机的特殊性，如果进行试运行很可能带来很大的风险。
为了更好地优化燃气轮机的研发过程，并在确保安全性的同时降低成本，燃气轮机模拟仿真加工技术应运而生。
一、燃气轮机模拟仿真加工概念燃气轮机模拟仿真加工是指利用计算机技术对燃气轮机进行数字化仿真，模拟实际工况下的运行状态。
通过仿真加工，可以对燃气轮机的各个部件进行设计和优化，同时还能够提前发现可能存在的问题，以便在制造完成之后进行针对性的调整和完善。
另外，燃气轮机模拟仿真加工还可以对整个燃气轮机的性能进行评估，确保其在使用过程中能够达到设计要求。
二、燃气轮机模拟仿真加工的应用1. 优化设计通过燃气轮机模拟仿真加工，可以避免在实际生产过程中出现因为设计不合理而导致的浪费和成本的过高。
另外，燃气轮机模拟仿真加工还可以为改善燃气轮机的性能提供指导，并且可以更为精准地确定机械结构的参数和设计。
通过对燃气轮机进行仿真加工优化，可以使其在使用过程中更为稳定，效率更高，并且还可以进行全面性能评估。
2. 提高效率燃气轮机是一种用于发电的重要设备，如果能够提高其效率，可以帮助降低能源消耗和减少对环境的影响。
在燃气轮机的开发过程中，如果采用燃气轮机模拟仿真加工技术，可以提高制造效率，同时还可以降低制造成本，提高设备的信任性和可重复性。
3. 发现问题在进行燃气轮机模拟仿真加工的过程中，可以通过方便的视觉化方式提前发现各种可能存在的问题并进行优化，避免在实际生产过程中出现问题。
例如，可以在各种不同的条件下进行模拟，寻找可能存在的燃气轮机的结构问题和工作方式等，优化设计方案。
同时，由于仿真加工可以模拟各种实际运行条件，从而可以在模拟环境下识别潜在的机械故障或其他问题，并着手解决。
三、燃气轮机模拟仿真加工的技术特点1. 真实性燃气轮机模拟仿真加工的真实性是非常重要的，因为它必须能够精确反映实际工况下的运行情况。
摘要微型燃气轮机发电系统的建模与仿真摘要微型燃气轮机具有重量轻、适用燃料广、清洁、低噪声、寿命长、运行成本低等优点，适合于分布式能源供应系统，是第二代能源供应系统的主要发展方向。
本文根据微型燃气轮机发电系统的动态特性，考虑基本的/V f和PQ控制策略，采用正弦脉宽调制逆变器，以“统一”模块化思想建立了微型燃气轮机发电系统的整体模型，并采用MA TLAB软件，在动态负荷条件下对该微型燃气轮机发电系统进行仿真，分析了微型燃气轮机与负荷之间的相互影响。
仿真结果表明，当微型燃气轮机发电系统遇到负荷扰动时，汽轮机的转速有所下降；但在负荷扰动去掉后，微型燃气轮机的转速和燃料流量都能迅速恢复到额定状态，并且整个过程转速和燃料流量都维持在额定值附近。
由此可知构建的系统模型的动态特性符合实际，为进一步研究微电网中各种分布式电源之间的协调控制奠定了基础。
关键词：微型燃气轮机；发电系统；正弦脉宽调制；动态仿真燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractMicro turbine are featured by their lightness in weight, adaptability to many kinds of fuel, cleanliness, low noisiness longevity, low operational cost and suitability for application in distributive power supply systems, therefore representing the main direction of development of the second generation of power supply systems. According to the micro turbine power system dynamic characteristics, consider the basic V/f and the PQ control strategy, using sinusoidal pulse width modulation (SPWM) inverter, "unification" to establish a micro-gas turbine modular thinking of the overall power system model and using MATLAB software to simulate the micro-gas turbine power generation system in the conditions of dynamic load and analysis of the micro gas turbine and power electronics converter device and the interaction between the load.Simulation results show that when the micro turbine power generation systems that are experiencing load disturbance, the turbine speed decreased, but when the load disturbance removed, the micro gas turbine speed and fuel flow can be quickly restored to the nominal state, and the process speed and fuel flow is maintained at nominal near. It can be seen that the system model tallies with the reality, and it lay the foundation for further study in the micro electrical network between each kind of distributional power source's coordination control.Keywords :micro gas turbine; power generation systems; sinusoidal pulse width modulation; dynamic simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2微型燃气轮机发展过程中存在的问题 (4)1.3本文的主要工作 (6)第2章微型燃气轮机发电系统的基本原理 (7)2.1微型燃气轮机发电系统结构 (7)2.1.1微型燃气轮机主要部件 (7)2.1.2永磁发电机 (11)2.1.3微型燃气轮机发电系统电力电子接口和控制 (12)2.2微型燃气轮机发电系统的运行方式 (14)2.3本章小结 (15)第3章微型燃气轮机发电系统整体建模 (16)3.1微型燃气轮机及其控制模型 (16)3.1.1速度控制 (16)3.1.2温度控制 (17)3.1.3燃料控制 (17)3.1.4燃气轮机模型 (17)3.2永磁发电机及整流器模型 (19)3.3逆变器及其控制的数学模型 (21)3.3.1逆变器及SPWM调制的数学模型 (21)3.3.2逆变器控制策略 (24)3.4微型燃气轮机发电系统整体模型框图 (25)3.5本章小结 (25)第4章系统仿真及分析 (26)4.1仿真软件介绍 (26)4.2微型燃气轮机发电系统仿真 (27)4.3仿真研究 (27)4.3.1微型燃气轮机的仿真 (27)4.3.2永磁发电机及整流器仿真 (31)4.4本章小结 (32)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录 (38)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景近年来，以风力发电、光伏电池和微型燃气轮机等为代表的分布式发电技术的发展已成为人们关注的热点。
燃气轮机数学模型与仿真模型
任何动力学问题都是研究惯性系统在外力和外力矩作用下的运动，燃气轮机装置也可以看作是一个惯性系统，系统中有以转动惯量J 表征的转动惯性；有以容积V 表征的容积惯性；也有以金属质量M 和比热C 乘积表征的热惯性，动力学问题研究参数变化（如供油量、大气条件、涡轮压气机可调导叶转角等）时整个惯性系统的运动过程。
双转子发动机的动力学模型如图1所示。
模型中有三个转子：高压转子、中压转子和低压转子，都是转动惯性环节，其转动惯量分别为HT J 、LT J 和PT J 。
模型中还有四个容积：位于高、低压压气机之间容积惯性IC V ；位于高压压气机和高压涡轮之间容积惯性B V ；位于高、低压涡轮之间容积惯性HLT V ；位于低压涡轮和动力涡轮之间容积惯性LPT V ，整个系统的运动由这些转子和容积的动态特性决定。
图1 三轴燃气轮机物理模型
如果燃气轮机有回热器、中间冷却器，还必须有热惯性环节。
重型燃气轮机的转子、壳体、机匣、火焰筒也都有明显的热惯性，轻型燃气轮机装置的这些部件热惯性较小，可以忽略不计。
根据上面的物理模型，惯性系统的数学模型，通过转子和容积的运动方程式建立各容积惯性和转动惯性的微分方程组如下所示：
eHC
eHT HT
HT HT N N dt
d J -=ωω eLC eLT LT
LT LT N N dt d J -=ωω
eL ePT PT
PT PT N N dt d J -=ωω
HCin LCout LHC
LHC G G dt
d V -=ρ
()HTin HCout B
B
G f G dt d V -+=1ρ ()LTin HTout HLT
HLT G f G dt d V -+=1ρ
()PTin LTout LPT
LPT G f G dt d V -+=1ρ
第1节 压气机数学模型
压气机是一个完全非线性的部件，据相似原理可知，其工作特性可以用压比
c π、折合流量
P T
G c η四个参数间关系来表示，只要在压比、折合流量、折合转速三个参数里确定其中任意两个参数，则压气机就有完全确定的工作状况。
在工程实际中，常将压气机通用特性线换算为进气是标准大气状态下的特性线，故折合流量与折合转速为：
101325
0288.P T G G in
in
in
in =
288
in
c
c T n n = 式中：in G ，c n 分别为换算成进气是标准大气状态下的折合流量、折合转速。
部件特性可简化为：
()c c in n ,f G π1=
()c
c
c
n ,f π
η2
=
()
c in in
out
c n ,G f P P 3==
π ()
c in c n G f ,4=η
压气机进口焓值和熵函数分别为：
5()
in in h f T =
6()in in f T ϕ=
压气机出口的理想熵函数为：
.out s in c lg ϕϕπ=+
压气机出口理想空气温度及理想焓值分别为：
.7.()
out s out s T f ϕ=
.8.()
out s out s h f T =
压气机的空气压缩功可得：
.out s in
C C
h h l η-=
压气机出口的空气焓值可得：
out in C
h h l =+
于是压气机出口的空气温度可得：
9()
out out T f h =
第2节 燃烧室数学模型
燃烧室数学模型可由容积模块数学模型和换热模块数学模型两部分组成，根据热力系统容积建模法有：
()g out ain f gout out out out
out R T G G G dP P dT dt V T dt
+-=+ ()()[]
V
C P G G G h h G H G h G k RT dt dT pg out gout f ain gout gout gout B u f ain ain out out -+--+=η
式中：V —燃烧室的容积，m 3
ain G —燃烧室进口气体流量，kg/s gin G —燃烧室出口气体流量，kg/s
f G —进入燃烧室的燃油的流量，kg/s
ain h —燃烧室进口气体焓值，kJ gout h —燃烧室出口气体焓值，kJ
u H —燃油燃烧的热值，kJ/kg
B η—燃烧室燃烧效率
第3节 涡轮数学模型
涡轮模块与压气机模块类似，，按照文献的假设条件可得部件特性模块为：
()
,in T T G f n π=10
()
,T T T f n ηπ=11
(),in
T in T out
p f G n p π=
=12
()
,T in T f G n η=13
式中：in G ，T n 分别为涡轮的折合流量和折合转速
利用燃气热力性质表根据涡轮进口燃气温度及相应的燃料系数来确定相应的燃气焓值及燃气对数压比：
14()in in h f T =
15()
in in lg f T π=
利用燃气热力性质表根据涡轮中的燃气膨胀比来确定涡轮出口处膨胀做功后的燃气对数压比：
out in T
lg lg lg πππ=-
利用燃气热力性质表根据涡轮出口燃气的对数压比来确定涡轮中燃气膨胀
做功后燃气理想焓值：
16()
outa out h f lg π=
再根据涡轮实际的等熵膨胀效率便可以确定燃气在涡轮中膨胀过程中实际
所做的功：
()T outa in T
l h h η=-⨯
则涡轮出口的燃气实际焓值为：
out in T
h h l =-
利用燃气热力性质表确定涡轮出口燃气的温度：
16()
out out T f h =
第4节 容积模块数学模型
纯容积模块代表的是具有一定当量容积的纯流动连接部分。
对单纯的流动连接部分，动态计算中主要考虑因流入流出流量差而引起的压力变化，依质量守恒，有：
()g out in R T
dp G G dt V
=- 式中：V —纯流动连接段的容积，m 3；
in G —纯流动连接段进口空气流量，kg/s ； out G —纯流动连接段出口空气流量，kg/s ；
T —纯流动连接段温度，K
第5节 转子模块数学模型
根据动量矩定律，转子的转动惯量J 和其角加速度d dt ω的乘积等于作用在该转子上的所有外力矩之和：
T C m L d J
M M M M dt
ω
=--- 又有：
ω⋅=M P w
代入整理得：
()
L m c T w w w w P P P P n
J dt dn ---⋅⋅=2900π 式中：m M —机械损失扭矩，m N ⋅
L M —负载扭矩，m N ⋅
m w P 机械损失功率，w L w P —负载损失功率，w
J —转子转动惯量，2m kg ⋅
对于不同型式的燃机，3-24式亦不同式，对于三轴燃机，负载扭矩加在动力涡轮转子之上，故高压转子和低压转子的动量矩方程没有负载扭矩项。
第6节压气机特性计算处理方法。
