燃气轮机仿真建模方式探讨

燃气轮机热力性能模型构建与分析燃气轮机作为一种被广泛应用于发电和航空航天领域的动力装置，其热力性能模型的构建与分析是提高轮机性能和运行效率的关键。

在本文中，将从热力学基础、模型构建和性能分析三个方面探讨燃气轮机热力性能模型的相关内容。

首先，我们来了解燃气轮机的热力学基础。

燃气轮机是一种通过燃料的燃烧产生高温高压气体，驱动涡轮旋转，并通过轮子和压气机将其中的能量转化为功的装置。

其中，热力学循环是描述燃气轮机工作原理和性能的理论基础。

常见的燃气轮机热力学循环包括布雷顿循环和雷诺循环。

布雷顿循环是燃气轮机的基本循环，通过喷燃器燃烧燃料，产生高温高压气体，驱动涡轮旋转；而雷诺循环是一种改进的循环，通过采用再热和冷却技术，进一步提高燃气轮机的效率。

其次，我们将讨论燃气轮机热力性能模型的构建。

燃气轮机的热力性能模型是描述其工作过程和性能参数的数学模型。

通过构建准确的模型，可以有效地预测和优化燃气轮机的性能。

燃气轮机热力性能模型的构建涉及到多个方面，如气流、燃烧和传热等过程的建模。

例如，气流模型可以利用欧拉方程和质量、能量守恒定律来描述气体在转子和定子之间的流动；燃烧模型可以利用化学反应动力学和热释放率等参数来描述燃烧过程；传热模型可以利用传热方程和流体力学分析来描述燃气轮机中的热传递过程。

最后，我们将对燃气轮机热力性能模型进行分析。

通过对热力性能模型的分析，可以评估燃气轮机的性能，优化其工作参数，以实现更高的效率和功率输出。

热力性能模型的分析主要包括两个方面：一是对燃气轮机循环参数的分析，如进气温度、压缩比、放大比等，这些参数直接影响燃气轮机的效率和功率输出；二是对燃气轮机实际运行数据的分析，通过对实测数据的对比和统计分析，可以评估燃气轮机的实际性能和运行状况。

通过对模型分析的结果，可以及时发现问题，采取相应的措施进行调整和改进。

在实际应用中，燃气轮机热力性能模型的构建和分析是一个复杂而细致的工作。

需要深入理解燃气轮机的热力学原理和工作过程，掌握相关的建模和分析方法。

燃气轮机动态仿真容积效应法研究梁超;吴新跃【摘要】针对燃气轮机动态建模容积效应法运用过程中,使用真实体积运算时计算结果振荡较大,无法对燃气轮机动态过程进行实时有效的运算的问题,对容积效应法的原理进行分析,提出了采用虚拟容积计算方法计算容积大小.采用面对对象的模块化建模方法,基于Matlab/Simulink平台,运用容积效应法建立了燃气轮机动态仿真模型,解决了在常规建模时迭代次数太多的问题.分别计算了在相同工况变化条件下,采用真实容积和虚拟容积方法建立的两种模型的仿真结果.研究结果表明,采用虚拟容积的仿真模型更稳定,并且计算结果更准确.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2013(030)010【总页数】4页(P1277-1279,1292)【关键词】容积效应法;燃气轮机;动态建模;Simulink【作者】梁超;吴新跃【作者单位】海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033;海军工程大学动力工程学院,湖北武汉430033【正文语种】中文【中图分类】TK47;TP391.90 引言利用数学模型代替真实燃气轮机作为被控对象进行性能研究，是具有一定准确性且经济性好的方法。

在对燃气轮机进行仿真时，文献[1-5]都采用模块化建模方法进行仿真。

在对燃气轮机进行稳态分析计算时一般都采用流量法进行计算[6-7]，通过对每个模块的输入输出流量平衡和转子产生和消耗功率的平衡建立非线性方程组，需要用牛顿-拉弗逊（N-R）等迭代算法求解。

在进行动态分析时，因为迭代算法需要反复进行迭代计算，为了提高实时性，采用容积效应法建立容积模块消除计算时的迭代过程，即可以缩短计算时间，又能保证模型的计算精度。

本研究通过对容积效应法原理进行分析，提出运用容积效应法时更合理的容积大小的计算方法。

1 容积模块的建立在对三轴燃气轮机动态建模中，主要解决低高压气机之间，高压压气机与燃烧室之间，高、低压涡轮间，低压与动力涡轮间4 个管道间的流量不平衡问题，故在这4 个模块间加入容积模块，通过对容积模块的计算，实现整个系统的流量平衡，模型示意图如图1 所示。

燃气轮机燃烧过程的数值模拟与优化研究燃气轮机是一种重要的能源装置，广泛应用于发电、飞机等领域。

而燃烧过程作为燃气轮机运行的核心，其高效率和低污染对于燃气轮机的性能有着重要的影响。

因此，燃气轮机燃烧过程的数值模拟与优化研究成为了一项重要的课题。

燃气轮机燃烧过程的数值模拟是一种通过计算机仿真来模拟和预测燃气轮机燃烧过程的方法。

通过数值模拟，可以分析和优化燃气轮机燃烧过程的各种参数，以提高其性能和效率。

数值模拟方法在工程领域得到了广泛应用，它可以将燃气轮机燃烧过程的复杂问题简化为一系列数学方程，并通过计算机的计算能力来求解这些方程，从而得到燃气轮机燃烧过程的各种参数和性能。

在进行燃气轮机燃烧过程的数值模拟时，需要考虑的因素非常多。

其中，燃料的燃烧特性和燃烧速度是最重要的因素之一。

燃气轮机一般采用天然气或石油气作为燃料，而这些燃料的燃烧特性和燃烧速度对于燃气轮机的性能有着直接的影响。

因此，在进行燃气轮机燃烧过程的数值模拟时，需要准确地描述燃料的燃烧特性和燃烧速度。

另外，燃气轮机燃烧过程的数值模拟还需要考虑燃烧室的几何结构和空气流动情况。

燃气轮机燃烧室的几何结构和空气流动情况对于燃气轮机的燃烧效率和排放性能有着重要的影响。

因此，在进行燃气轮机燃烧过程的数值模拟时，需要对燃烧室的几何结构和空气流动情况进行精确的建模和仿真。

此外，燃气轮机燃烧过程的数值模拟还需要考虑燃烧产物的生成和传输过程。

燃气轮机在燃烧过程中会产生大量的燃烧产物，如二氧化碳、氮氧化物等。

这些燃烧产物对于环境和健康有着重要的影响。

因此，在进行燃气轮机燃烧过程的数值模拟时，需要对燃烧产物的生成和传输过程进行准确的建模和仿真，以预测和控制燃气轮机燃烧过程中产生的污染物。

对于燃气轮机燃烧过程的数值模拟研究，其优化是非常重要的。

通过优化燃气轮机燃烧过程，可以提高其燃烧效率和环保性能。

优化方法一般包括参数优化和结构优化两个方面。

参数优化是通过调整燃气轮机燃烧过程中的各种参数，如燃料供给量、空气流量等，以寻找最优解。

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。

微型燃气轮机发电系统仿真模型研究黄伟;凡广宽;牛铭【摘要】利用PSCAD/EMTDC软件建立了微燃机发电系统的原动机部分模型,以单机带负荷系统为例进行了微燃机动态特性仿真研究.仿真结果表明,该模型可以使微燃机在孤岛运行状态下有良好的负荷跟随特性,并能保证透平转速的恒定.模型很好地反映了微网中微燃机发电系统所具有的特性.%The prime mover system of the micro gas turbine Seneration (MIC) system was modeled with the use of PSCAD/EMTDC. The dynamical characteristics of the prime mover were analyzed through a single system with its local load. The results of simulation indicate that the micro gas turbine operating in the island state perform well in terms of load following, as well as a constent speed. The characteristics of MTG perform well through the model.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2011(027)004【总页数】4页(P4-7)【关键词】微型燃气轮机;微网;发电系统;动态仿真【作者】黄伟;凡广宽;牛铭【作者单位】华北电力大学电气与电子工程学院,北京,102206;昌平供电公司,北京,102206;华北电力大学电气与电子工程学院,北京,102206【正文语种】中文【中图分类】TM762随着高效清洁发电技术的迅猛发展，作为大电网的有益补充与微型发电装置的有效利用形式，微电网技术已经引起各国科学家的广泛关注。

基于ANSYS下的燃气燃烧仿真燃气燃烧是工业生产中普遍存在的一种燃烧方式，常见于燃气锅炉、燃气轮机等设备中。

燃气燃烧仿真是利用计算机模拟燃气燃烧过程的一种技术手段，通过建立数学模型，对燃气燃烧过程中的温度、压力、速度、浓度等参数进行计算和分析，以便优化设计、改善燃烧效率、降低污染排放。

1.几何建模进行燃气燃烧仿真的第一步是进行几何建模。

通过ANSYS软件中的几何建模工具，可以很方便地建立燃气燃烧系统的三维几何模型，包括燃烧室、燃气喷嘴、燃烧器、烟气排放系统等。

在建立几何模型时，需要考虑设备的实际结构和尺寸，以及燃气燃烧过程中涉及的流体流动、热传导、化学反应等物理过程。

2.网格划分几何建模完成后，需要对几何模型进行网格划分。

网格划分是将几何模型离散化为有限体积或有限元网格的过程，它直接影响到燃气燃烧仿真的计算精度和计算效率。

ANSYS提供了多种网格划分算法和工具，用户可以根据实际需要选择合适的网格类型和划分方法，确保在燃气燃烧仿真中获得准确的数值解。

3.物理场设定在进行燃气燃烧仿真之前，需要对仿真模型中涉及的物理场进行设定。

主要包括流体流动、热传导、质量传输和化学反应等物理过程。

通过ANSYS中的物理场设定工具，用户可以对各种物理场的边界条件、初值条件、材料属性、粘性系数等进行设置，为后续的数值求解做好准备。

4.数值求解物理场设定完成后，可以开始进行数值求解。

在ANSYS中进行燃气燃烧仿真通常采用有限元或有限体积方法，通过求解流体动力学方程、能量方程、质量传输方程和化学反应方程等，得到燃气燃烧系统中各种物理场参数的数值解。

在数值求解过程中，需要选择合适的求解器和求解算法，以提高计算精度和计算效率。

5.后处理分析数值求解完成后，需要对仿真结果进行后处理分析。

通过ANSYS中的后处理工具，用户可以对数值解进行可视化显示、数据提取、参数分析等，深入了解燃气燃烧系统中各种物理场的分布规律和相互影响，为优化设计和改善运行提供依据。

燃气轮机仿真系统的研究与应用的开题报告一、研究背景与意义：燃气轮机是一种重要的动力设备，在发电、航空、船舶等领域发挥着重要作用。

燃气轮机的性能与效率直接影响到其使用效果和经济。

传统的实验方法需要耗费大量的时间和资金，且在实验条件受限的情况下，很难得出理想的燃气轮机设计方案。

因此，开发一种可靠的燃气轮机仿真系统，可以准确地模拟燃气轮机的性能和工作状态，以此来指导燃气轮机的设计和优化，具有重要的应用价值。

二、研究内容和目标：本研究旨在开发一种燃气轮机仿真系统，可以准确地模拟燃气轮机的性能和工作状态，以此来指导燃气轮机的设计和优化。

具体研究内容包括：1. 分析燃气轮机的结构和工作原理，构建燃气轮机的数学模型。

2. 开发燃气轮机仿真系统，包括图形界面、模块建模、参数设置等功能。

3. 对燃气轮机的关键性能参数进行仿真，并进行性能分析。

4. 验证仿真结果的准确性和可靠性。

三、研究方法：本研究采用理论分析和计算机仿真相结合的方法。

首先分析燃气轮机的结构和工作原理，建立燃气轮机的数学模型；然后开发燃气轮机仿真系统，利用计算机对燃气轮机进行模拟和仿真，得出关键性能参数；最后与实际燃气轮机测试结果进行比较，验证仿真结果的准确性和可靠性。

四、研究进度安排：1. 第一阶段（完成时间：一个月）研究燃气轮机的结构和工作原理，制定燃气轮机的数学模型，梳理相关文献。

2. 第二阶段（完成时间：三个月）开发燃气轮机仿真系统，包括图形界面、模块建模、参数设置等功能。

3. 第三阶段（完成时间：三个月）对燃气轮机的关键性能参数进行仿真，并进行性能分析。

4. 第四阶段（完成时间：一个月）验证仿真结果的准确性和可靠性。

五、参考文献：1. 肖岩. 燃气轮机的建模与仿真[D]. 北京航空航天大学, 2007.2. Tomlinson G R, Bannerot R B. Gas turbine performance simulation[J]. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 1981, 103(1): 26-32.3. 杜丽萍, 陈绍燕, 马保真等. 基于DEVS的燃气轮机仿真分析[J]. 机械设计与制造, 2019, (11): 1-4.4. 李允铢, 冯军. 燃气轮机参数优化与仿真分析[J]. 工程机械, 2011, 42(11): 38-42.。