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カスタム コンポーネントをもつブレイトン サイクル (ガス タービン)

この例では、ブレイトン サイクルに基づくガス タービンの補助動力装置 (APU) をモデル化します。Compressor ブロックと Turbine ブロックは、Simscape™ Foundation Gas ライブラリに基づいたカスタム コンポーネントです。システムへの動力入力は燃焼器への熱注入によって表され、実際の燃焼化学はモデル化されません。タービンからの動力がコンプレッサーを駆動するように、単一のシャフトでコンプレッサーとタービンが連結されています。APU は、排気流をさらに膨張させて出力動力を生成するフリー タービンです。

3 つの PID コントローラーは、シャフトの速度、タービン入り口温度、およびコンプレッサーのサージ マージンを制御します。システムの入力は、シャフト速度の変動、サージ マージンの変動、および APU のベーン開度の変動という 3 つのシナリオについて定義されています。最初のシナリオを実行すると、コンプレッサー マップ上に標準的な操作線が生成されます。2 番目と 3 番目のシナリオを実行すると、最大の動力出力と最大の全体的効率がどこで生じるかが示されます。

モデル

コントローラー サブシステム

Scope からのシミュレーション結果

Simscape ログの結果のアニメーション

次の図は、温度-エントロピー図上のブレイトン サイクルの経時的なアニメーションを示しています。図の 5 つのサイクル ポイントは、それぞれが "T,s 1" ～ "T,s 5" のラベルの付いたセンサー測定値に対応します。

Simscape ログからのシミュレーション結果