燃气轮机仿真技术研究

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1、中图分类号：V233.7论文编号：102870212-S111学科分类号：082521硕士学位论文燃气轮机仿真技术研究研究生姓名王登学科、专业航空宇航科学与技术（系统仿真与控制）研究方向计算机控制与仿真指导教师黄向华教授南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一一年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonSimulationT

2、echnologyofGasTurbineAThesisinAerospaceScienceandTechnology(SystemSimulationandControl)byWangDengAdvisedbyProfessorHuangXianghuaSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember2011承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取

3、得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文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

4、，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

5、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

6、增益PIDI燃气轮机仿真技术研究AbstractAdoptingsimulationtechnologyingasturbineenginetestingcouldgreatlyreducetheresearchcostandpromotetheresearchefficiency.Onthebasisofthesimulationtechnologyofgasturbineengine,thisthesismainlyfocusedonthegasturbinemathematicalmodeling

7、methodandsemi-physicalsimulationtechnique.Basedontheprincipleofgasturbineengine,somereasonableassumptionsoftheworkingprocesswasadoptedandthevariablespecificheatmethodwasusedforaero-thermodynamiccalculation,thenacomponent-levelmathematicalmodelofgasturbin

8、eenginewasestablished.Inordertodiminishthemodelcalculationerror,anewwayofrevisingtheenginecharacteristicdatabythetestingdatawasputforwardbyanalyzingtheexitingdata.Therevisedcharacteristicdatawasprovedtobevalidinmodelingcal