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燃气涡轮发动机性能仿真程序GSP12.0.4.2使用经验（二）：使用GSP建立PG9351FA燃气轮机性能仿真模型

news 2025/5/25 13:41:40

一、PG9351FA燃气轮机简介及热力循环参数

PG9351FA型燃气轮机为重型、单轴、发电用机组，燃料为天然气，输出方式为冷端输出。压气机和透平（涡轮）转子均为盘鼓型。压气机为18级，导叶可调。透平为3级。

PG9351FA型燃气轮机，压气机级数好像少了
主要的热力循环参数如下：
空气流量：621.580 kg/s
压气机压比：15.4
压气机引气比例：18%左右
燃烧室出口总温：1703K（又说1600K，或为转子进口总温）
输出功率：255.6 MW

二、基于GSP的性能仿真模型

使用GSP程序建立的PG9351FA燃气轮机性能仿真模型示意图。

设置环境参数

主要设置大气环境压力和温度，相对湿度等。
打开环境参数设置界面
设置环境压力温度和大气湿度

设置进气道参数

主要设置设计点进气空气流量、总压损失。
设置进气道参数

设置压气机参数

主要设置压气机设计点增压比、效率。在Bleeds界面下，设置冷却引气位置和比例。在Variable Geometry界面下，设置压气机导叶调节方式，既可以给定开环控制计划，例如导叶角度由压气机相对换算转速确定；也可以外部给定，此时需添加导叶控制模型（VG ctrl）。
压气机部件设计点参数设置
压气机引气设置
压气机导叶调节规律设置
压气机导叶外部控制部件模型

设置燃烧室参数

在Design界面下，给定燃烧室设计点出口总温、燃烧效率以及总压损失系数。在Design Fuel界面下，选择燃料类型，例如天然气等。
燃烧室设计点参数设置
燃料类型设置

设置透平（涡轮）参数

在General界面下，主要设置转子转动惯量和转子机械效率。在Design界面下，主要设置效率。在Cooling界面下，主要设置涡轮导向器、转子冷气分配。
设置转子转动惯量和机械效率
设置透平（涡轮）设计点参数
设置冷气参数

设置转子负载参数

在Design界面下，输入设计点负载功率和扭矩。
设置负载参数

燃油流量外部控制

在非设计点下，可采用Manual fuel control部件模型，设置燃油流量。
燃油流量控制方式设置

三、仿真结果

完成计算后，以表格形式限时计算结果。该结果可导出至文本、Excel文件中。
仿真结果界面

General	Point / time	0.Type	0curve #	0group #	0Comment	Design Point
Ambient / Flight conditions	Macha
[-]	0.000
Add.Outp.Par	OutputPW	256425
Shaft load control	TRQ_total_lc
[N m]	837155.001PW_total_lc
[kW]	263000.00
Inlet	Tt1
[K]	288.15Pt1
[bar]	1.01325W1
[kg/s]	621.580Wc1
[kg/s]	622.9628Tt2
[K]	288.15Pt2
[bar]	1.00312W2
[kg/s]	621.580
Var. Geom. Controller	VG_Angle_4
[°]	　VG_Anglecmd_4
[°]	　
Compressor	Wc2
[kg/s]	629.2554Tt3
[K]	666.52Pt3
[bar]	15.44801W3
[kg/s]	510.3172PR_c
[-]	15.400Wbld1_c
[kg/s]	31.079Wbld2_c
[kg/s]	80.1838N1
[rpm]	3000N%1
[%]	100.00N%_c
[%]	100.00Nc_c
[%]	100.00PWshaft_c
[kW]	237246.98Eta_c
[-]	0.8750TQ_c
[N m]	755180.604SM_c
[%]	0.00
Combustor	Tt4
[K]	1703.00Pt4
[bar]	14.83009W4
[kg/s]	524.592Wf_b
[kg/s]	14.2748Tfueltank_b
[K]	288.15Tfuelin_b
[K]	288.15PWfuelcomp_b
[kW]	25756.74FARexit_b
[-]	0.027972FARstoich_b
[-]	0.058011Rhofuel_b
[kg/m³]	0.8000Hfueltank_b
[kJ/kg]	-4668.341Hfuelin_b
[kJ/kg]	-4668.341
Turbine	Wc4
[kg/s]	92.3115Tt7
[K]	906.20Pt7
[bar]	1.02639W7
[kg/s]	627.8365PR_t
[-]	14.4488N%_t
[%]	100.00Nc_t
[%]	100.00PWshaft_t
[kW]	505299.95Eta_t
[-]	0.9000TQ_t
[N m]	1608419.682PT41
[bar]	14.83009TT41
[K]	1592.41WclNGV_t
[kg/s]	72.1654W41
[kg/s]	596.7575Wcompc_t
[kg/s]	98.661PTO_t
[kW]	0.00
Exhaust nozzle	Wc7
[kg/s]	1142.1139Tt9
[K]	906.20Ts9
[K]	903.34Pt9
[bar]	1.02639Ps9
[bar]	1.01325W9
[kg/s]	627.8365Ageom8
[m²]	19.869087Ageom9
[m²]	19.869087
System	FN
[kN]	51.890TSFC
[kg/(N h)]	0.99035

可以自定义输出参数。自定输出参数