Application of large eddy simulation in the performance study of wave blocker

The configuration and aerodynamic performance of the inlet system are important aspects in the process of installing a gas turbine on a naval vessel. Under the requirements, large eddy simulation （LES） is used to simulate the three-dimensional fluid flow in the wave blocker of a marine inlet filter. The Smagorinsky-Lilly sub-grid model was used to model motions of small-scale structures. During numerical simulation, the SIMPLE algorithm was applied. The central-differencing spatial discretization scheme and the second order accuracy finite difference for the temporal discretization were used. Simulation gives satisfactory distribution of the vorticity fields and turbulent kinetic energy. Compared with the k-ε turbulent model, the results of LES are better for the distribution of parameters. The results of experimental study in a small-scale wind tunnel indicate that numerical calculation has higher accuracy. Therefore, the methods used are worthy of reference and introduction for the design of an inlet system.     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。     

汽轮机鼓形齿联轴器润滑油流动特性研究

鼓形齿联轴器是船舶汽轮机组轴系连接中的重要部套件,鼓形齿啮合时产生较大热量,实际运行时需通入润滑油对齿间区域进行冷却以保障鼓形齿不被烧至胶合。本文针对某汽轮机鼓形齿联轴器,对机组联轴器喷油管出口至联轴器油冷通道出口区域的流动特性进行了详细分析,研究了其润滑油冷却齿面的物理原理;并对两种不同油冷流道结构在不同喷油管进口流量下的齿面对流传热特性进行了研究,发现提高联轴器喷油管的进口流量对联轴器齿间冷却效果提升均较为显著,且改进设计的油冷流道中鼓形齿面平均对流传热系数高于原始流道约25%,冷却效果提升显著。     

压气机级间喷水燃气轮机循环分析

该文给出压气机组间喷水燃气轮机数学模型,并据此模型计算出压气机的出口温度、压缩功、涡轮进口温度、循环效率及输出功率随喷水量变化关系。分析了大气温度、压比及涡轮进口温度变化时的压气机级间喷水燃气轮机的性能变化规律,讨论了在压气机不同位置喷水对燃气轮机比功和循环效率等性能的影响。     

船用燃气轮机板翅式回热器设计性能的优化

本文提出了一种回热器设计技术。它适用于在现有的简单循环燃气轮机基础上加装一新设计的回热器，可使该系统的性能达到最优。文中对目前船用燃气轮机装置中应用较广泛的板翅逆流式回热器的设计性能参数（回热度和压降）和结构参数（流道宽、流道长和板翅层数）的优化技术进行了分析，还对板翅式回热器的重量尺寸和系统性能之间的关系作了探索，并提出了新的评判准则。     

船用燃气轮机发电系统建模与仿真研究

关注燃气轮机电气外特性,忽略其内部化学反应和热力循环,采用模块化建模方法建立了船用燃气轮机发电系统完整的数学模型,其中包括整流逆变模型、推进电机及螺旋桨负载模型。通过Simulink仿真,重点研究系统启动性能及动态特性;并对负载类型的影响以及三相短路故障进行了分析。结果表明该模型能够反映实际燃气轮机发电系统的运行特性,为研究船舶燃气轮机发电系统协调控制及多机并联运行奠定了基础。     

PA6-280柴油机的变工况多目标配气正时优化计算

建立了柴油机废气涡轮前的燃气能量和燃油消耗率的综合评价函数，采用多目标优化的方法，对PA6-280柴油机的进排气正时进行了优化计算，分析了配气正时的调控对柴油机性能的影响。     

发电用燃气轮机动态性能仿真

针对发电用燃气轮机,基于Matlab/Simulink仿真平台构建其仿真模型.使用仿真模型,计算在电网负荷波动以及机组甩负荷的情况下燃气轮机的动态特性.参照电网指标,通过优化控制策略,给出电网负荷变化时燃气轮机的响应特性.     

船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究

对船用燃气轮机转速控制及发电机电压控制进行研究,采用Matlab/Simulink仿真软件,建立燃气轮机发电机组控制系统仿真模型,对其进行突增及突卸负荷仿真实验,结合船舶电网供电指标,研究发电机组一系列参数响应曲线。结果表明在电网负荷大幅度变化情况下,所定制的控制策略能使燃气轮机发电机组具有较好的调速及调压性能,满足船舶电网对供电品质的要求。     

气垫船垫升推进系统控制仿真

以某型气垫船的动力系统为对象,建立了垫升推进系统的数学模型及船体的运动学模型,并以SIMULINK为平台对该系统进行了仿真建模[1],在此基础上,通过对系统动态特性的分析,对该系统进行了简单PID控制器和串级PID控制器的设计,并分别对两类控制系统进行了动态仿真和比较分析.仿真结果表明,串级PID控制系统较简单PID控制系统具有更为优越的动态性能,能较好地保证气垫船的垫态稳定性,以满足工程要求.     

柴燃并车试验台齿轮箱动态仿真与实验

以带同步超越离合器的并车齿轮箱传动系统的研究对象，讨论系统动力学模型，用模态分析法与状态空间法，对多自由度时变非线性方程组求解，利用所建的动态分析仿真模型，分别对柴或燃运行方式的斜齿柱齿轮传动系统动态仿真得出结果与实验结果相近，对柴燃联合动力装置切换点选择和数字仿真模型的确立有参考价值。     

船用燃气轮机回热器设计的数值研究

回热器是提高船用燃气轮机效率的关键部件,其性能的优劣直接影响燃气轮机的特性。以往的文献在介绍回热器设计时,没有考虑冷热两侧气体(分别为空气和燃气)不同的热力性质。考虑这一实际情况,以某型船用三轴简单循环燃气轮机为母型进行回热改造,采用迭代计算的方法,编制计算程序,进行回热器的数值设计,并分析其对燃气轮机的性能的影响。结果表明,随着回热器回热度的增大,燃气轮机的效率不断提高;但当回热度超过一定值时,效率不仅不再提高,反而有所降低。     

间冷循环涡轮气动方案

以间冷循环燃气轮机总体对动力涡轮的设计要求为目标,进行了间冷循环动力涡轮气动方案改型设计研究。计算采用成熟的轴流涡轮一维气动设计软件Concept NREC Axial,在一维气动损失模型的选用方面,通过对某型机性能复算进行了验证。方案改型计算在满足间冷循环燃机总体对动力涡轮的参数进行大规模调整的前提下,以尽量保留原型机的高可靠性为目标,并综合考虑了性能与改型难度的平衡,完成了多个方案的计算。结果表明,经过改型设计的涡轮可以基本满足间冷循环的要求。     

三轴燃机动态建模方法与仿真程序开发

燃气轮机动态仿真模型是研究燃机多变量控制理论、进行燃机健康管理等应用的重要基础,有着很强的实用价值。本文给出了一种基于迭代法的三轴燃气轮机设计点、非设计点和瞬态工作点性能计算通用程序的设计方法。仿真结果表明该方法设计的动态模型能较好的模拟燃机在不同工况下的性能变化,具有较好的应用前景。     

不同供油规律下的燃气轮机加速过程仿真

供油规律决定着燃气轮机的机动性,不同的供油规律对燃气轮机的性能有重大影响。为研究不同供油规律对燃气轮机加速过程的影响,本文首先采用面向对象的方法和非线性化建模方法建立了三轴燃气轮机的动态仿真模型,并通过稳态计算检验了模型的精确性;然后选取不同的供油规律,对燃气轮机的加速过程进行了仿真,得到了不同供油规律下转子转速的变化规律;最后对仿真结果进行了分析,比较了各种供油规律的优劣。     

燃气轮机燃油调节器的建模与仿真研究

应用机理分析的建模方法建立了燃气轮机燃油调节器的数学模型，在Matlab／Simulink仿真平台上构建了相应的计算机仿真模型并对其进行了仿真实验和分析。结果证明此模型能够与实际运行情况很好地吻合，可用于调节器的设计和分析。     

基于HYSYS的B型LNG燃料舱BOG压缩供给系统

以一艘B型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)燃料舱舱容为30000 m3的发电船为目标船,对其3种蒸发气(Boiled Off Gas,BOG)压缩供给系统进行模拟计算分析。采用HYSYS软件建立BOG压缩供给系统模型,通过实际气体状态方程计算BOG物性值,分别对该系统进行BOG温度、压力和流量单变量变化等方面的热力性能分析。结果表明当压缩机进口处选用高压力和低温度BOG时,能有效降低其功耗;常温BOG单级压缩机出口温度高于150℃,压缩机的选型受到限制;当常温BOG两级压缩机进口温度不超过2℃时,其出口温度不超过150℃;控制第二级压缩机进口温度可免设BOG冷却器,节约成本。     

一种基于控制图的燃气轮机压气机性能评价方法

介绍了对象燃气轮机的结构、状态临测系统,并存MATLAB软件仿真平台上开发了基于喻测参数的燃机性能计算程序,发现随着机组工作时间的累积,燃气轮机压气机效率有着明显的降级。为了科学有效地评价降级,将工程管理中的控制图法运用剑压气机性能的评价工作中,分析了机组某次停机水洗前后的性能变化。以压气机效率为控制图特征值,发现水洗前压气机效率处于“失控状态”,水洗后爪气机效率重新回到“受控状态”。结果表明：控制图法可以反映燃气轮机运行过程中的性能变化情况,依据控制图法判断机组工作过程是否异常,可为燃气轮机的维护工作提供帮助。     

燃气轮机对超大型集装箱船装载性能的影响

讨论超大型集装箱船应用燃气轮机动力系统方案,对其装载性能进行预估及计算,并同常规船型进行了对比研究,并初步分析了方案装载性能的优缺点 。燃气轮机布置灵活性、绿色环保,能够显著增加船舶集装箱箱位数,带来运营成本上的收益。随着其技术的不断成熟和人们对船用燃气轮机了解的深入,超大型集装箱船应用燃气轮机动力系统或将成为未来的一种趋势。     

三维竖轴潮流水轮机水动力性能研究

竖轴水轮机作为潮流能转换为电能的核心装置,其水动力性能的优劣将会直接影响到整体发电系统的效率。为了研究大型竖轴水轮机叶片安装角对水轮机水动力性能的影响,基于多参考系模型(MRF),采用Fluent软件对流场中的模型进行3D数值模拟。在转速和来流速度保持不变,改变安装角时,分析同种翼型5个不同安装角叶片对潮流能水轮机的水动力性能的影响。同时分析在同一安装角和旋转速度条件下,不同来流速度对水轮机水动力性能的影响。结果表明,叶片安装角对竖轴潮流水轮机的能量利用率影响较大,来流速度对水轮机叶片表面的静压力和输出功率具有一定的影响。研究结果对今后竖轴水轮机的设计和生产具有借鉴意义。