回热循环微型燃气轮机非线性数学模型.pdf

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1、第29卷第1期航空动力学报Vo1．29NO．12014年1月JournalofAerospacePowerJan．2014文章编号：lOOO一8055(2014)01—0199—08doi：10．13224／j．cnki．jasp．2014．O1．026回热循环微型燃气轮机非线性数学模型段建东，赵克，吴凤江，孙力，王要强(哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001)摘要：建立了回热循环微型燃气轮机非线性动态模型，并考虑模型通用性采用压气机、回热器、透平的变工况解析通用特性建立了静态模型．根据设计参数进行数学模型的实例化，提出解析特性系数确定方法和计算机仿真实

2、现的迭代次序．结果表明：静态特性仿真结果与CapstoneC30实际数据之间存在微小偏差，通过更详细的参考数据校正特性解析公式系数可获得与实际数据更好的一致性；采用保持透平进气温度不变的最佳运行方式，空载到满载的动态时间为100S左右，回热器金属壁面平均温度由空载时750K降低到负载时670K．关键词：回热循环微型燃气轮机；非线性数学模型；实例化；仿真实现；模型验证中图分类号：V41文献标志码：ANonlinearmathematicalmodelofregenerativecyclemicroturbineDUANJian—dong，ZHAOKe，WUFeng—jia

3、ng，SUNLi，WANGYao—qiang(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：Nonlineardynamicmodelofregenerativecyclemicroturbinewasestablishedandconsideringversatility，thestaticmodelwasbuiltbyusinganalyticalgenericcharacteris—ticsofcompressor

4、，recuperatorandturbineundertheoff—designconditions．Thegeneralmathematicalmodelwasinstantiatedaccordingtothespecificdesignparameters；thedeter—minationmethodofanalyticalcharacteristiccoefficientswasgivenandthecomputersimula—tioniterationorderwasachieved．Resultsshowthatthereissmalldifferenc

5、ebetweenthestaticcharacteristicsimulationresultsandtheactualreferencedataofCapstoneC3O，SObet—terconsistencywithactualreferencedatacanbegottenaccordingtoregulatingcoefficientsofanalyticalgenericcharacteristicformulaeusingmoredetailedspecificdesignparameters．Thebestoperationmodewithconstan

6、tturbineinputtemperatureisadopted，withthedy—namictimeabout100Sfromemptyloadtofullload；inthesametimethemetalwallaveragetemperatureofrecuperatordropsfrom750Kofemptyloadto670Koffullload．Keywords：regenerativecyclemicroturbine；nonlinearmathematicalmodel；instantiation；simulationimplementation；

7、modelverification微型燃气轮机具有体积小、质量轻、高效率、等多种燃料，不依赖于单一能源形式，对缓解全球低排放等特点，能够使用天然气、生物沼气、柴油化的能源危机具有重要意义，近年来得到了迅速收稿日期：2O12一l1—21基金项目：国家自然科学基金(51107018)；高等学校博士学科点专项科研基金(20102302120013)；中央高校基本科研业务费专项资金(HIT．NSRIF．2010103)作者简介：段建东(1985一)，男，内蒙古土默特右旗人，博士生，主要从事微型燃气轮机发电技术的研究200航空动力学报第29卷发展u