在简单循环燃气轮机基础上，在高低压压气机之间增加中冷器，以及在尾气排放管道上增加回热器形成复杂循环燃气轮机，称之为中冷回热燃气轮机，它在宽广的功率范围内具有平坦的耗油率曲线，能显著地改善机组在低工况下的经济性，同时还降低了排气噪声和排气温度。随着材料技术的发展，中冷回热技术在船舶和工业领域越来越受到人们关注。国外已经研制成功采用此技术的WR-21燃气轮机，并将其作为新世纪舰船推进系统的主动力装置，而我国这方面的研究与国外还有很多的差距，为了跟进国外先进燃气轮机技术的发展，遂展开了本文的研究。 中冷器和回热器是功能不同的换热器，对中冷回热燃气轮机机组的动态特性有非常大的影响，而对其研究还不是很透彻，特别是容积惯性的影响。本文作者在质量、动量和能量守恒方程的基础上，把单个工质微元体作为一个阻性和一个容性环节串接来处理，由此把压力和流量的偏微分方程转化为常微分方程，简化了求解。建立的分布参数模型还充分考虑了工质的可压缩性、变物性以及变换热系数的影响，具有较高的精度。在EASY5仿真平台上进行了仿真试验，并详细研究了换热器的稳动态性能。 根据模块划分原则，并充分结合ICR燃气轮机的结构，基本上是按照部件的物理界面进行划分，并增加了一些网络模块，如纯容积模块和纯阻力模块。在对各部件独自建模的基础上，建立了ICR 循环的非线性仿真模型。同时，对某型舰用燃气轮机进行中冷回热改造设计，模块化缩小高压压气机和低压压气机，以平衡由于中冷造成的高压压气机入口折合流量降低的影响以及保证低压压气机的合理运行，提升了原燃气轮机机组的性能。 利用建立的ICR燃气轮机和简单三轴燃气轮机的仿真模型，对两者的稳动态性能进行了分析对比，结果表明ICR燃气轮机具有与简单循环三轴燃气轮机相似的部分负荷工况性能与动态性能；相比较，相同的负荷下，压气机压比小，效率高，喘振裕度大。其他部分也有类似的优点，在低负荷时体现得尤其明显；动态响应中，简单循环三轴燃气轮机的响应速度快于ICR燃气轮机。 本文最后详细分析探讨了燃气轮机自动控制系统的组成以及不同燃气轮机的控制策略。