大功率燃气轮机是船舶动力的未来发展方向之一,采用间冷循环能够降低高压压气机耗功,提升整机输出功率。相比于简单循环,间冷循环增加了间冷器,会影响高、低压压气机之间的匹配关系,并使燃机的动态过程带有较大的热惯性。因此,为了更大限度的发挥间冷循环燃气轮机输出功率大、变工况耗油率低的优点,有必要对其性能匹配和控制策略进行研究。本文采用集成仿真方法,建立间冷循环燃气轮机集成仿真模型,对燃气轮机与间冷系统的变工况性能进行匹配优化分析,并对间冷燃机不同运行模式下的动态过程及控制策略进行仿真研究,具体研究内容如下:1.采用效率-传热单元数法(?-NTU)建立板翅式换热器的传热计算模型,并根据试验数据对经验公式进行修正,修正后模型的换热器效率和气侧温度的计算精度有明显的提高。基于修正后的传热计算模型与能量守恒方程建立换热器的动态模型,采用分布参数法对换热器进行分段处理,结果表明该模型能够准确地模拟换热器动态过程中的热惯性。2.采用集成仿真方法,依据燃气轮机各部件的数学模型,在Matlab/Simulink平台中搭建燃气轮机仿真模型;依据具体的间冷系统与燃油系统结构,在AMESim平台中搭建间冷系统和燃油系统的仿真模型,通过数据接口建立了间冷循环燃气轮机集成仿真模型,实现间冷循环燃气轮机“部件-子系统”层面的多学科耦合仿真。3.针对引入间冷器后导致的部件不匹配问题,首先从热力循环参数出发,分析总压比、压比分配比例及间冷度对间冷循环燃机性能的影响,并对设计点参数进行优化;然后对燃机与间冷系统进行匹配优化分析,选择淡水流量和海水流量为优化变量,得到间冷系统的最优流量调节区;最后,对间冷燃机变工况性能进行研究,分析了环境条件、负载特性及间冷度对燃气轮机性能的影响。4.考虑间冷器及间冷系统带来的热惯性,对间冷系统在不同调节方式下的动态响应进行仿真研究,制定了间冷系统正常运行和突然关闭时的控制策略,能够避免燃机因间冷系统而发生超温或喘振现象;然后分析了间冷燃机发电模式下负载变化对整机性能及压气机运行线的影响,制定了保持间冷器气侧出口温度不变或随工况变化两种控制策略;最后对间冷燃机推进模式的动态过程进行仿真,制定机桨联控曲线并研究加速率对机-桨性能的影响,结果表明设定合理的加速率能够避免机组发生超温或超扭现象。