Газовая турбина в термодинамическом цикле
Simscape/Жидкости/Газ/Турбомашина
Блок Turbine (G) моделирует турбину в газовой сети. Можно параметризовать блок как табличную карту турбины, которая является 1-D функцией отношения давления или 2-D функцией отношения давления и исправленных массовых расходов жидкости. Жидкость, вытекающая из порта A в порт B, генерирует крутящий момент. Порт R сообщает крутящий момент вала и скорость вращения относительно порта C, который связан с корпусом турбины.
Порт VN связан с фракцией открытия лопасти. Это значение линейно масштабирует скорректированный массовый расход жидкости, но не влияет на эффективность турбины. Значение 1 соответствует данным в карте турбины.
Карта турбины изображает эффективность турбины как функцию отношения давления, давления на выходе турбины к давлению на входе и скорректированные массовые расходы жидкости. Два графа строят график изентропной эффективности и исправленного массового расхода жидкости. При 2D параметризации графики также зависят от скорректированной скорости ротора, N. Переменная индексации β не должна быть одинаковой между массовым расходом жидкости и таблицами эффективностью.
Из-за больших изменений давления и температуры внутри турбины карта турбины строит графики эффективности с точки зрения скорректированного массовым расходом жидкости. Скорректированный массовый расход жидкости регулируется из массового расхода входного отверстия с скорректированным давлением и скорректированной температурой:
где:
A - массовый расход жидкости в порту A.
TA - температура в порте A.
Tcorr является Reference temperature for corrected flow. Поставщик данных определяет это значение.
corr - скорректированный массовый расход жидкости.
Когда Turbine map parameterization установлено на Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. pressure ratio, это Corrected mass flow rate vector, mdot(pr).
Когда Turbine map parameterization установлено на Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio, это Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta).
pA - давление в порте A.
pcorr является Reference pressure for corrected flow. Поставщик данных определяет это значение.
Крутящий момент на валу, τ, вычисляется как:
где:
Δhtotal - общее изменение специфической энтальпии жидкости.
ηm - Mechanical efficiency турбины.
ω - относительная угловая скорость вала, ωR - ωC.
Обратный поток, от порта B до порта A, находится вне типового режима работы турбины и может не возвращать точных результатов. Область порога, когда поток приближается к нулю, гарантирует, что никакой крутящий момент не генерируется, когда скорость потока жидкости близка к нулю или противоположна.
Когда Turbine map parameterization установлено на Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. pressure ratioизентропная эффективность турбины и массовый расход жидкости являются функцией отношения давления и не учитывают каких-либо изменений скорости вращения турбины.
Последний элемент Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) и Pressure ratio vector, pr представляют скорректированные массовый расход жидкости и отношение давления при условиях дроссельного потока.
Карта турбины по умолчанию в 1-D Parameterization
Когда Turbine map parameterization установлено на Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratioизентропная эффективность турбины, отношение давления и скорректированные массовые расходы жидкости являются функцией скорректированной скорости, N и картографического индекса, β. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных для эффективности, отношения давления и скорректированных параметров массового расхода жидкости.
Последний столбец Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta) и Pressure ratio table, pr(N,beta) представляют скорректированные массовый расход жидкости и отношение давления при условиях дроссельного потока.
Чтобы визуализировать карту блоков, щелкните правой кнопкой мыши блок и выберите Fluids > Plot Turbine Map.
Каждый раз, когда вы изменяете настройки блоков, кликните Apply щелкните Reload Data в окне рисунка.
Карта турбины по умолчанию в 2-D Parameterization
Масса сохраняется над блоком:
где B - массовый расход жидкости в порту B.
Энергетический баланс в блоке вычисляется как:
где:
ΦA - энергетическая скорость потока жидкости в порту A.
ΦB - энергетическая скорость потока жидкости в порту B.
Pfluid - работа, выполняемая жидкостью, которая определяется из изменения общей специфической энтальпии жидкости:
Вал не вращается в условиях противоположного потока. Результаты во время обратных потоков могут быть неточными.
[1] Курцке, Иоахим. «Как получить карты компонентов для вычислений эффективности газовой турбины самолета». Том 5: Обрабатывающие материалы и металлургия; Керамика; Структуры и динамика; Управление, диагностика и инструментирование; образование; Генерал, Американское общество инженеров-механиков, 1996, с. V005T16A001.
[2] Plencner, Robert M. «Компонент построения графиков maps in the Navy/NASA Engine Program (NNEP): A method and its usage». Технический меморандум НАСА, 1989 год.
