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Turbine (G)

热力学循环中的燃气轮机。

类型: EngeeFluids.Gas.Turbomachinery.Turbine

turbine g

图书馆中的路径:

/Physical Modeling/Fluids/Gas/Turbomachinery/Turbine (G)

资料描述

座 Turbine (G) 模拟燃气网络中的涡轮机。 您可以使用分析近似值或表格数据对单位进行参数化，这些数据是差压的一维函数或差压和调整后的质量流量的二维函数。 从端口*A*流到端口*B*的流体产生扭矩。 机械端口*R*连接到涡轮轴，反映轴上的扭矩及其相对端口*C*的角速度，后者又连接到涡轮主体。

如果选中该复选框 Enable variable nozzle input port ，则出现*VN*口，通过该口设定设定喷嘴开度的值的控制信号。 该值以线性方式调整质量流量，但不影响涡轮机的效率。 值'1’对应于涡轮机的特性数据。

涡轮机特性

涡轮机的特征数据将取决于压降的涡轮机性能与调节的质量流量和等熵效率相关联。 在涡轮机入口处的压力和出口处的压力之间确定压力差。

调整质量流量

由于涡轮机内部的压力和温度的较大变化，涡轮机的特性反映了在调节的质量流量方面的性能。 在所述单元中，基于输入的质量流量使用调整后的压力和温度来调整所述调整后的质量流量:

哪里

  • -港口的质量流量*A*;

  • -端口温度*A*;

  • -参数值 Reference temperature for corrected flow . 该值在涡轮机的技术数据表中给出。;

  • -调整质量流量:

    • 如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate 然后 它是使用参数值设置的 Nominal corrected mass flow rate ;

    • 如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio 然后 它是使用参数值设置的 Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) ;

    • 如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio 然后 它是使用参数值设置的 Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta) ;

  • -端口压力*A*;

  • -参数值 Reference pressure for corrected flow . 该值在涡轮机的技术数据表中给出。

调整速度_

轴旋转速度在单位也被调控。 按照初始温度，使调整后的轴旋转速度为:

轴扭矩

轴扭矩 计算如下:

哪里

  • -气体比焓的总变化;

  • -参数值 Mechanical efficiency ;

  • -轴的相对角速度: .

从端口*B*到端口*A*的反向流动不是涡轮机的正常操作模式，并且可能给出不准确的结果。 阈值确保当流量接近零或流量反转时，单元中不会产生扭矩。

分析参数化

使用分析参数化创建基于预期额定工况的涡轮机。 如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate，那么涡轮机的等熵效率是恒定的，质量流量取决于压降。

压降参数化

如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio，那么涡轮机的等熵效率和质量流量取决于压降而设定，并且它们没有考虑涡轮机角速度的任何变化。

参数向量中的最后一个元素 Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) 和*压力比向量，pr*表示流量节流条件下的调整质量流量和压降。

基于差压和调整质量流量的参数化

如果为参数 Turbine map parameterization 值设置 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio，所述涡轮机的等熵效率、所述压力比和所述调节的质量流量取决于所述调节的速度而设定 和索引 . 该装置使用数据点之间的线性插值来确定效率、压降和调整的质量流量参数。

参数矩阵的最后一列 Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta) 和*压力比表，pr(N,beta)*表示流量节流条件下的调整质量流量和压降。

连续性方程

质量守恒方程:

哪里 -端口*B*中的质量流量。

能量守恒方程:

哪里

  • -港口*A的能量流动*;

  • -港口*B的能量流*;

  • -由气体执行并由液体的总比焓的变化确定的功: .

假设和限制

轴在反向流动条件下不旋转。 反向流动的结果可能不准确。

港口

非定向

# C — 涡轮机壳体
"旋转力学`

Details

与涡轮主体连接的机械无定向端口。

程序使用名称

case_flange

# R — 涡轮轴
"旋转力学`

Details

与涡轮轴连接的机械无定向端口。

程序使用名称

rod_flange

# B — 气体出口端口
"气体"

Details

与涡轮出口段连接的非定向气体端口。

程序使用名称

outlet

# A — 气体导入口
"气体"

Details

与涡轮入口段相连的非定向气体端口。

程序使用名称

inlet

输入

# VN的 — 喷嘴开口的程度，无量纲
'标量`

Details

喷嘴截面积的可变开度，设定为无量纲标量。 调整后的质量流量随*VN*的值线性变化。 值'1’对应于表格数据。 喷嘴段的开口程度不影响等熵效率。

依赖关系

要使用此端口，请选中此框 Enable variable nozzle input port .

数据类型

'漂浮64`
复数支持

非也。

参数

参数化

# Turbine map parameterization — 性能参数化
Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate | Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio | Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio

Details

性能参数化:

  • Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate -涡轮机的等熵效率和调整的质量流量的分析参数化。

  • Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio -涡轮机的等熵效率和通过压降调节的质量流量的表格参数化。

  • Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio -根据调整的速度和压降，涡轮机的等熵效率和调整的质量流量的表格参数化。

值

Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate | Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio | Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio
默认值

Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate
程序使用名称

parameterization
可计算

是

# Enable variable nozzle input port — 实现可变喷嘴截面积

Details

选择此选项可启用*VN*输入端口并设置喷嘴开口的可变程度。

如果未选择此选项，则打开的喷嘴开口保持不变。

默认值

false (关掉)
程序使用名称

variable_nozzle
可计算

是

# Minimum nozzle opening fraction — 最小开启程度

Details

喷嘴开口的最小程度。 此值是*VN*端口上的值的下限。 单元将该参数的值乘以质量流量，以获得通过涡轮机的最小调整质量流量。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Enable variable nozzle input port .

默认值

0.001
程序使用名称

min_nozzle_opening_fraction
可计算

是

# Maximum nozzle opening fraction — 最大开度

Details

喷嘴开口的最大程度。 此值是*VN*端口上的值的上限。 单元将该参数的值乘以质量流量，以获得通过涡轮机的最大调节质量流量。

依赖关系

若要使用此选项，请选中此框 Enable variable nozzle input port .

默认值

1.0
程序使用名称

max_nozzle_opening_fraction
可计算

是

# Corrected speed index vector, N — 轴转速矢量
rpm | deg/s | rad/s

Details

恒定轴旋转速度的矢量，用于调整的质量流量和等熵效率的表格参数化。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio.

计量单位

rpm | deg/s | rad/s
默认值

[5000.0, 6000.0, 7000.0, 8000.0, 9000.0, 10000.0, 11000.0] rpm
程序使用名称

w_vector
可计算

是

流量数据

# Nominal pressure ratio — 用于分析参数化的压降

Details

标称操作条件下的压差的值进行分析参数化。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate.

默认值

2.0
程序使用名称

p_ratio_nominal
可计算

是

# Nominal corrected mass flow rate — 用于分析参数化的调整质量流量值
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

标称操作条件下的经调节的质量流量值进行分析参数化。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate.

计量单位

kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)
默认值

48.0 kg/s
程序使用名称

mdot_nominal
可计算

是

# Pressure ratio vector, pr — 压降矢量

Details

压差值的向量，用于对所述经调节的质量流量进行表格参数化。 此向量的维数必须与 Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) ，并且向量的所有元素必须大于'1'。 最后一个元件必须满足流量节流条件。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio.

默认值

[1.251, 1.345, 1.442, 1.521, 1.596, 1.692, 1.849, 1.972, 2.1, 2.173, 2.259, 2.3424]
程序使用名称

p_ratio_vector_mdot
可计算

是

# Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) — 调整质量流量值的向量
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

调整的质量流量值的矢量，用于调整的质量流量的表格参数化。 此向量的维数必须与 Corrected mass flow rate vector, mdot(pr) ，并且向量的所有元素必须大于'0'。 最后一个元件必须满足流量节流条件。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio.

计量单位

kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)
默认值

[39.439, 43.01, 45.556, 46.801, 47.792, 48.388, 48.634, 48.67, 48.689, 48.747, 48.825, 48.912] kg/s
程序使用名称

mdot_vector
可计算

是

# Pressure ratio table, pr(N,beta) — 差压值矩阵

Details

矩阵 上 在给定的调整后的轴旋转速度下涡轮机的出口和入口处的压力比的值和值 . 块在矩阵的元素之间使用线性插值。 价值 和 他们代表:

  • -矢量元素的数量 Corrected speed index vector, N ;

  • -索引数目 矢量中。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio.

默认值

[1.217 1.285 1.323 1.363 1.402 1.427 1.495 1.545 1.6 1.687 1.747 1.8074; 1.231 1.302 1.356 1.404 1.443 1.473 1.525 1.577 1.635 1.709 1.782 1.845; 1.242 1.328 1.388 1.437 1.528 1.617 1.704 1.811 1.915 1.979 2.053 2.1226; 1.244 1.339 1.417 1.465 1.528 1.584 1.692 1.787 1.899 2.0 2.075 2.1492; 1.245 1.34 1.425 1.492 1.546 1.684 1.748 1.882 1.987 2.084 2.167 2.2458; 1.251 1.345 1.442 1.521 1.596 1.692 1.849 1.972 2.1 2.173 2.259 2.3424; 1.248 1.348 1.447 1.516 1.581 1.651 1.749 1.839 1.93 2.024 2.154 2.242]
程序使用名称

p_ratio_matrix_mdot
可计算

是

# Corrected mass flow rate table, mdot(N,beta) — 调整质量流量值矩阵
kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)

Details

矩阵 上 定的调整后的轴旋转速度下的调整后的质量流量的值和 . 块在矩阵的元素之间使用线性插值。 价值 和 他们代表:

  • -矢量元素的数量 Corrected speed index vector, N ;

  • -索引数目 在向量中。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio.

计量单位

kg/s | N*s/m | N/(m/s) | lbf/(ft/s) | lbf/(in/s)
默认值

[40.403 44.417 46.653 47.966 48.97 49.544 50.001 50.081 50.086 50.095 50.09 50.0922; 40.044 43.754 46.125 47.626 48.513 49.105 49.481 49.58 49.597 49.624 49.638 49.633; 39.941 43.795 46.017 47.335 48.795 49.199 49.279 49.27 49.248 49.23 49.255 49.2428; 39.896 43.512 45.914 47.061 48.011 48.558 48.943 49.042 49.069 49.01 49.046 49.0266; 39.524 42.934 45.686 46.743 47.715 48.67 48.777 48.836 48.876 48.836 48.845 48.8184; 39.439 43.01 45.556 46.801 47.792 48.388 48.634 48.67 48.639 48.647 48.625 48.5912; 39.502 42.849 45.336 46.385 47.312 47.877 48.222 48.397 48.459 48.482 48.455 48.414] kg/s
程序使用名称

mdot_matrix
可计算

是

效率数据

# Constant isentropic efficiency — 等熵效率的价值

Details

标称操作条件下的等熵效率进行分析参数化。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Analytical - nominal pressure ratio and corrected mass flow rate.

默认值

0.8
程序使用名称

const_efficiency
可计算

是

# Pressure ratio vector, pr — 压降矢量

Details

出口压力与涡轮入口压力之比的值的向量，用于等熵效率的表格参数化。 此向量的维数必须与 Isentropic efficiency vector, eta(pr) ，并且向量的所有元素必须大于'1'。 最后一个元件必须满足流量节流条件。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio.

默认值

[1.252, 1.328, 1.425, 1.544, 1.642, 1.757, 1.873, 2.005, 2.1, 2.204, 2.248, 2.28]
程序使用名称

p_ratio_vector_efficiency
可计算

是

# Isentropic efficiency vector, eta(pr) — 等熵效率值的向量

Details

等熵效率值的向量，用于等熵效率的表格参数化。 此向量的维数必须与 Pressure ratio vector, pr ，并且向量的所有元素必须大于'0`且小于或等于`1'。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. pressure ratio.

默认值

[0.559, 0.61, 0.673, 0.741, 0.788, 0.835, 0.869, 0.895, 0.908, 0.899, 0.854, 0.751]
程序使用名称

efficiency_vector
可计算

是

# Pressure ratio table, pr(N,beta) — 差压值矩阵

Details

矩阵 上 定的经调节的轴旋转速度下涡轮机的出口和入口处的压力比的值和值 . 块在矩阵的元素之间使用线性插值。 价值 和 他们代表:

  • -矢量元素的数量 Corrected speed index vector, N ;

  • -索引数目 矢量中。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio.

默认值

[1.224 1.246 1.292 1.387 1.457 1.534 1.61 1.686 1.743 1.79 1.871 1.914; 1.237 1.25 1.28 1.369 1.459 1.553 1.629 1.716 1.799 1.846 1.927 1.97; 1.241 1.255 1.283 1.326 1.401 1.509 1.591 1.704 1.806 1.913 1.994 2.037; 1.25 1.265 1.308 1.364 1.456 1.532 1.637 1.739 1.851 1.934 2.042 2.085; 1.281 1.314 1.371 1.425 1.498 1.574 1.647 1.749 1.878 1.979 2.091 2.18; 1.252 1.328 1.425 1.544 1.642 1.757 1.873 2.005 2.1 2.204 2.248 2.28; 1.382 1.43 1.495 1.586 1.688 1.791 1.887 1.99 2.079 2.158 2.249 2.36]
程序使用名称

p_ratio_matrix_efficiency
可计算

是

# Isentropic efficiency table, eta(N,beta) — 等熵效率值矩阵

Details

矩阵 上 在轴的给定恒定旋转速度下涡轮机的等熵效率的值和 . 块在矩阵的元素之间使用线性插值。 价值 和 他们代表:

  • -矢量元素的数量 Corrected speed index vector, N ;

  • -索引数目 矢量中。

依赖关系

若要使用此参数，请为参数设置 Turbine map parameterization 意义 Tabulated data - flow rate and efficiency vs. corrected speed and pressure ratio.

默认值

[0.72 0.754 0.759 0.739 0.714 0.679 0.643 0.603 0.554 0.524 0.494 0.48; 0.716 0.757 0.794 0.819 0.812 0.788 0.761 0.728 0.692 0.662 0.632 0.618; 0.629 0.691 0.775 0.831 0.858 0.869 0.859 0.842 0.816 0.782 0.752 0.738; 0.594 0.668 0.757 0.804 0.857 0.883 0.892 0.893 0.884 0.865 0.835 0.821; 0.664 0.72 0.779 0.823 0.858 0.883 0.897 0.905 0.904 0.896 0.883 0.868; 0.559 0.61 0.673 0.741 0.788 0.835 0.869 0.895 0.908 0.899 0.854 0.751; 0.718 0.785 0.824 0.855 0.882 0.9 0.908 0.906 0.884 0.857 0.804 0.701]
程序使用名称

efficiency_matrix
可计算

是

参考数据

# Reference pressure for corrected flow — 矫正压力
Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar

Details

涡轮机数据降低到调整后的趋势线的压力。

计量单位

Pa | GPa | MPa | atm | bar | kPa | ksi | psi | uPa | kbar
默认值

0.101325 MPa
程序使用名称

p_ref
可计算

是

# Reference temperature for corrected flow — 校正温度
K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR

Details

涡轮机数据降低到调整后的趋势线的温度。

计量单位

K | degC | degF | degR | deltaK | deltadegC | deltadegF | deltadegR
默认值

288.15 K
程序使用名称

T_ref
可计算

是

# Mechanical efficiency — 扭矩转换效率

Details

气运转转换成轴转矩的效率。

默认值

0.9
程序使用名称

mechanical_efficiency
可计算

是

# Inlet area at port A — 涡轮入口段的面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

涡轮入口端口的横截面积。

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2
默认值

1.0 m^2
程序使用名称

inlet_area
可计算

是

# Outlet area at port B — 涡轮机出口段的面积
m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2

Details

涡轮出口端口的横截面积。

计量单位

m^2 | cm^2 | ft^2 | in^2 | km^2 | mi^2 | mm^2 | um^2 | yd^2
默认值

1.0 m^2
程序使用名称

outlet_area
可计算

是

文学作品

  1. 库尔兹克约阿希姆 如何获得飞机燃气轮机性能计算的部件图。_卷5:制造材料和冶金;陶瓷;结构和动力学;控制,诊断和仪器仪表;教育;一般,美国机械工程师学会,1996,p.V005T16A001.

  2. Plencner，Robert M. _Plotting component maps in The Navy/NASA Engine Program(NNEP):a method and its usage._NASA技术备忘录，1989年。