Turbine (G)
Газовая турбина в термодинамическом цикле
- Библиотека:
Simscape / Жидкости / Газ / Турбомашины
Описание
Блок Turbine (G) моделирует турбину в газовой сети. Можно параметрировать блок как сведенную в таблицу турбинную карту, которая является или 1D функцией отношения давления или 2D функцией отношения давления и откорректированного массового расхода жидкости. Жидкость, текущая из порта A к порту B, генерирует крутящий момент. Порт R сообщает о крутящем моменте вала и скорости вращения относительно порта C, который сопоставлен с турбинным преобразованием регистра.
Порт VN сопоставлен с частью открытия лопасти. Это значение линейно масштабирует откорректированный массовый расход жидкости, но не влияет на турбинный КПД. Значение 1 соответствует данным в турбинной карте.
Турбинная карта
Турбинная карта изображает турбинную эффективность в зависимости от отношения давления, турбинное входное давление на давление выхода и откорректированный массовый расход жидкости. Два графика строят изэнтропический КПД и откорректированный массовый расход жидкости. В 2D параметризации графики также зависят от откорректированной скорости ротора, N. Переменная индексации β не должна быть тем же самым между таблицами КПД и массовым расходом жидкости.
Из-за больших изменений в давлении и температуре в турбине, турбинная карта строит эффективность в терминах откорректированного массового расхода жидкости. Откорректированный массовый расход жидкости настроен от входного массового расхода жидкости с откорректированным давлением и откорректировал температуру:
где:
A является массовым расходом жидкости в порте A.
TA является температурой в порте A.
Tcorr является Reference temperature for corrected flow. Поставщик данных задает это значение.
corr является откорректированным массовым расходом жидкости.
Когда Turbine map parameterization установлен в
Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. pressure ratio, это - Corrected mass flow rate vector, mdot(pr).Когда Turbine map parameterization установлен в
Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio, это - Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta).pA является давлением в порте A.
pcorr является Reference pressure for corrected flow. Поставщик данных задает это значение.
Крутящий момент вала
Крутящий момент вала, τ, вычисляется как:
где:
Δhtotal является общим изменением в жидкой определенной энтальпии.
ηm является турбиной Mechanical efficiency.
ω является относительной угловой скоростью вала, ωR - ωC.
Обратный поток, от порта B до порта A, находится вне типичного турбинного режима работы и не может возвратить точные результаты. Пороговая область, когда нуль подходов потока гарантирует, что никакой крутящий момент не сгенерирован, когда скорость потока жидкости является близким нулем или инвертированный.
Параметризация отношением давления
Когда Turbine map parameterization установлен в Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. pressure ratio, турбина изэнтропический КПД и массовый расход жидкости являются функцией отношения давления и не составляют изменений в турбинной скорости вращения.
Последний элемент Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) и Pressure ratio vector, pr представляет откорректированный массовый расход жидкости и отношение давления при дросселируемых условиях потока.
Турбинная карта по умолчанию в 1D параметризации
Параметризация отношением давления и откорректированным массовым расходом жидкости
Когда Turbine map parameterization установлен в Tabulated data - Flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio, турбина изэнтропический КПД, отношение давления и откорректированный массовый расход жидкости является функцией откорректированной скорости, N, и индекса карты, β. Блок использует линейную интерполяцию между точками данных для КПД, отношения давления и откорректированных параметров массового расхода жидкости.
Последний столбец Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta) и Pressure ratio table, pr(N,beta) представляет откорректированный массовый расход жидкости и отношение давления при дросселируемых условиях потока.
Визуализация турбинной карты блока
Чтобы визуализировать блок-диаграмму, щелкните правой кнопкой по блоку и выберите Fluids> Plot Turbine Map.
Каждый раз, когда вы изменяете настройки блока, нажимаете, Apply нажимают Reload Data на окне рисунка.
Турбинная карта по умолчанию в 2D параметризации
Уравнения неразрывности
Масса сохраняется по блоку:
где B является массовым расходом жидкости в порте B.
Энергетический баланс в блоке вычисляется как:
где:
ΦA является энергетической скоростью потока жидкости в порте A.
ΦB является энергетической скоростью потока жидкости в порте B.
Pfluid является работой, сделанной жидкостью, которая определяется из изменения в общей жидкой определенной энтальпии:
Допущения и ограничения
Вал не вращается при обратных условиях потока. Результаты во время обратных потоков не могут быть точными.
Порты
Сохранение
Входной параметр
Параметры
Ссылки
[1] Kurzke, Джоаким. "Как Получить Карты Компонента для Вычислений Эффективности Газовой турбины Самолета". Объем 5: Производство Материалов и Металлургии; Керамика; Структуры и Динамика; Средства управления, Диагностика и Инструментирование; Образование; Общее, Американское общество инженеров-механиков, 1996, p. V005T16A001.
[2] Plencner, Роберт М. “Компонент построения графиков сопоставляет в Программе Engine Navy/NASA (NNEP): метод и его использование”. НАСА Технический Меморандум, 1989.