船用燃气轮机燃气发生器特性仿真与试验研究

某型低工况改进型船用燃气轮机在首次整机试验时,在部分工况出现低压压气机喘振裕度不足10%的情况。为了使低压压气机以及整机工作在安全范围内,有必要对高低压压气机压比进行重新调配。为了改善低压压气机运行工作线,提出了通过仿真分析改变涡轮喉道面积来调整高低压压气机压比分配的研究方法。本文基于热力循环分析法,建立低工况下燃气发生器数学物理模型、部件匹配模型,以及喷管热力学模型,借助Matlab/Simulink仿真平台建立改进涡轮喉道面积燃气发生器仿真模型。根据仿真结果确定增大低压涡轮喉道面积5%的调整方案,并将该方案应用于后续燃气发生器试验。试验结果表明,通过喉道面积调整可以有效的调整燃气轮机燃气发生器高低压压气机压比分配,增大低压压气机喘振裕度,保证燃气轮机在全工况范围内安全、稳态、高效的运行,为下一阶段低工况改进型整机性能试验提供了理论和试验的双重支撑。