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第1章 燃气轮机性能分析的基础理论 1

1.1 燃气轮机的稳态工况和动态过程概述 1

1.2 燃气轮机负荷特性和组合形式 3

1.2.1 负荷特性 3

1.2.2 燃气轮机组合形式 4

1.3 燃气轮机变工况分析时需用的一些概念 5

1.3.1 稳态和动态分析时需用的基本数据和关系式 5

1.3.2 压气机特性图上的等温线 6

1.3.3 变工况时涡轮各级间的膨胀比再分配问题 8

1.4 燃气轮机各主要部件的变工况特性 9

1.4.1 压气机的变工况特性分析 9

1.4.2 涡轮的变工况特性分析 12

1.4.3 燃烧室的变工况特性分析 16

1.4.4 回热器、中间冷却器和管道阻力等的变工况特性分析 21

1.5 单轴燃气轮机的变工况性能 24

1.6 分轴燃气轮机的变工况性能 28

1.7 多轴燃气轮机的变工况性能 33

1.8 燃气轮机的外特性 40

1.9 大气参数变化对燃气轮机性能的影响 44

1.9.1 概述 44

1.9.2 燃气轮机工况相似的决定性准则 45

1.9.3 实验或计算数据的整理 47

1.9.4 工况相似的近似性 50

1.9.5 不同大气条件下的平衡工作线 51

1.10 可转导叶压气机在燃气轮机中的应用 52

1.11 变几何涡轮在燃气轮机中的应用 56

第2章 燃气轮机稳态工况和动态过程数学模型 59

2.1 牛顿力学体系下燃气轮机的稳、动态数学模型 59

2.1.1 数学模型 59

2.1.2 稳态数学模型的解法 63

2.1.3 燃气轮机动态过程的解法 68

2.1.4 考虑容积惯性和热惯性的动态过程数学模型 73

2.2 哈密顿力学体系下燃气轮机动态过程数学模型 76

2.2.1 定轴转动下燃气轮机的转子运动基本方程 77

2.2.2 燃气轮机系统的热力学势能 79

2.2.3 哈密顿形式数学模型的建立 84

2.2.4 燃气轮机系统中能量守恒规律 87

2.2.5 燃气轮机动力系统中扭矩差△M的计算 88

第3章 燃气轮机动态过程的辛几何算法 91

3.1 流形和微分流形 91

3.2 微分流形上的切向量 92

3.3 流形上的微分形式 93

3.4 微分流形上的辛结构 94

3.5 保辛——辛矩阵和正则变换 96

3.6 哈密顿系统及其特性 97

3.7 燃气轮机动态过程的数值求解 100

3.7.1 组合法 102

3.7.2 五步三阶FSJS格式的代数阶条件 102

3.7.3 相位阶条件 104

3.7.4 五步三阶FSJS格式的通式 106

3.8 对新计算格式的考核 108

3.8.1 模型1 108

3.8.2 模型2 111

第4章 燃气轮机仿真技术 117

4.1 燃气轮机建模与仿真技术的发展 117

4.1.1 燃气轮机建模技术的发展 117

4.1.2 燃气轮机仿真模型的发展 118

4.2 基于容积法思想的燃气轮机模块库的建立 119

4.2.1 模块的概念 119

4.2.2 燃气轮机系统模块库的建立 120

4.2.3 模块之间连接关系的处理规则 125

4.2.4 燃气轮机非迭代动态模型的建立 127

4.3 燃气轮机动态性能仿真研究 128

4.3.1 起动过程的仿真研究 130

4.3.2 升／降负荷仿真 135

4.3.3 甩负荷过程仿真 136

4.4 燃气轮机控制性能仿真研究 137

4.4.1 燃气轮机控制系统概述 137

4.4.2 功率限制控制系统 138

4.4.3 转速／负荷控制系统 141

4.4.4 排气温度控制系统 142

4.4.5 IGV温度控制系统 145

4.4.6 燃气轮机控制性能的仿真分析 148

4.5 三轴燃气轮机动态过程的辛算法求解 153

第5章 性能分析理论在燃气轮机改型设计中的应用 158

5.1 燃气轮机改型设计概述 158

5.1.1 燃气轮机的改型设计 159

5.1.2 燃气轮机反命题计算的理论基础 160

5.2 燃气轮机改型设计中轴流压气机性能的建立 160

5.2.1 相似理论在燃气轮机改型设计中的应用 160

5.2.2 压气机模化设计 162

5.2.3 压气机的加级和减级 163

5.2.4 改型压气机性能预估实例 166

5.3 燃气轮机改型设计中轴流涡轮性能的建立 168

5.3.1 燃气轴流涡轮改型概述 168

5.3.2 变几何涡轮通流部分基本方程 171

5.3.3 变几何涡轮损失模型 181

5.3.4 变几何涡轮性能参数计算 189

5.3.5 变几何燃气涡轮性能预估软件设计 191

5.4 改型燃气轮机设计计算理论及应用 197

5.4.1 多变量燃气轮机 197

5.4.2 改型燃气轮机稳态性能的优化——混合解法 199

5.4.3 当量通流部分计算理论及应用 206

第6章 燃气轮机热参数故障诊断 215

6.1 概论 215

6.1.1 燃气轮机状态监测与热参数故障诊断的主要任务与意义 215

6.1.2 燃气轮机热参数故障诊断的基本概念 215

6.2 燃气轮机热参数故障诊断中的性能分析理论 221

6.2.1 燃气轮机状态监测中的统计假设检验理论 221

6.2.2 燃气轮机故障方程的理论分析 226

6.3 故障诊断虚拟仪器技术的设计 252

6.3.1 虚拟仪器技术 252

6.3.2 基于虚拟仪器技术的燃气轮机热参数故障诊断系统的设计与开发 262

附录A 燃气轮机转子运动方程哈密顿化的另一种方法 281

附录B 第3章定理1证明 283

附录C 五步三阶组合法代数阶的推导 285

附录D 第3章定理2证明 287

附录E 燃气轮机动态过程的辛算法求解流程 288

附录F 彩图 289

索引 297