燃气轮机分布式仿真的现状与展望

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收稿日期 !" # # $ %$ $ %$ & ’ 修订日期 !" # # " %# $ %# ( 基金项目 !国家自然科学基金资助项目 ) * + + , # " " . 作者简介 !刘永文 ) 男/ 四川叙永人 / 上海交通大学动力与能源学院讲师 / 主要从事热力系统仿真研究 0 $ + , %. /
文章编号 !$ # # # I J # * * ) " # # " . # * I # * # I # *
燃气轮机分布式仿真的现状与展望
刘永文 / 张会生 / 翁史烈
上海交通大学 动力与能源学院 / 上海 " ) # # # ( # .
摘要 ! 燃气轮机仿真正在从单一的 K 定制的仿真程序 / 向多学科综合的 K 适应各种需要的仿真环境发展 L 由于 燃 气 轮 机 各 个 部 件 模 型 通 常 使 用 不 同 的 编 程 模 型 和 编 程 语 言/ 需要在系统层次采用统一的编程模型来进行 集成 / 同时屏蔽编程语言的差异 L 本文从编程模型的角度出发 / 对各种分布式仿真技术进行比较分析 / 并介绍 了国内外燃气轮机仿真的发展现状 L 最后对国内燃气轮机分布式仿真的发展方向进行了探讨 L 关 键 词 ! 燃气轮机 ’分布式仿真 ’编程模型 文献标识码 !P 中图分类号 !M , ’M ( $ N& O
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第
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刘永文等 =燃气轮机分布式仿真的现状与展望
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燃气 轮 机 具 有 上 万 个 部 件 @ 其中很多部件工 作在极端条件下 A 燃气轮机运行过程中发生的物 理现象 @ 在空间尺度上从数十微米 B 燃烧 C 湍流 C 材 料 失效D 到 数米 B 气 体 流 动C 旋转结构等D 变 化@ 在 时 间尺度 上 从 以 微 秒 为 单 位 到 以 月 为 单 位 变 化 A 对燃 气 轮 机 的 分 析 包 括 了 热 力 学 C 反应流体动力 学C 机械学 C 结构和几何等各个方面 A 发动机的设 计 要求各 个 学 科 的 分 析 交 互 作 用 @ 以得到最终的 实践已经证明 @ 计算机仿真可以在设计阶段 结果 A 为 各种设 计 提 供 迅 速 的 和 相 对 便 宜 的 评 价 手 段 @ 也可以替代一些代价昂贵的试验 A 但由于计算机 资 源的限 制 和 对 物 理 现 象 理 解 的 限 制 @ 燃气轮机 性能仿真的部件模型通常用相对简单的方程和经 验数据表示 A 由于燃气轮机本身的复杂性和对燃 气轮机不断提高的运行要求B 包 括 经 济 性C 安全 环境保 护 要 求 等 D 要求降低燃气轮机设计开 性C @ 时间和风险的压力不断增加 A 随着对各种 发成本 C 物 理现象 的 深 入 了 解 @ 各种更为精细的部件模型 然而 @ 将这些模型集 和不同学科的模型发展起来 A 成 到燃气 轮 机 的 系 统 模 型 中 还 存 在 很 大 的 困 难 @ 需要 各 个 方 面 人 员 的 相 互 合 作 @ 也需要相当的资 金和时间投入 A 作为支撑技术 @ 仿真环境的作用是 将 使用不 同 的 编 程 模 型 和 编 程 语 言 C 在不同的硬 件 平台上 运 行 的 部 件 模 型 集 成 为 系 统 模 型 @ 使用 户 能 够监 视 和 控 制 仿 真 的 进 程 @ 并提供相应的分 析手段 A 本文将重点讨论实现部件模型集成的燃 气轮机分布仿真技术 A 由于燃气轮机各个部件模型本身可能使用了 不 同的编 程 模 型 和 编 程 语 言 @ 需要在系统层次采 用 统一的 编 程 模 型 来 进 行 集 成 @ 同时屏蔽编程语 将从编程模型的角度出 言 的 差 异 A 在 第 E节 中 @ 发@ 对各种分布式仿真技术进行比较分析 @ 并介绍 在燃气轮机仿真中的应用现状 A 在第 F节 @ 对国内 如何开展燃气轮机分布式仿真进行了探讨 A
第$ ,卷 " # # "年
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
航空动力学报
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? 引
言
并 行 虚 拟 机D C B D JH K J" , + "H , 1 ( +K ( ) " / * , 2 " 等> G G G 等> 智能代理 D 等A G 移动对象 = B , + " ( ) 分布式系统由网络连接各个单独的计算机系 统B 通 常称 为结 点 计 算 机 D 组 成@ 网络的工作模式 是传 递数 据 包 @ 而结点计算机的工作模式是过程 或方法 D 调用 A 以这两种工作模式为基础 @ 发展出 B 不同的分布式系统编程模型 A 按过程 B 或方法 D 调 程序控制在不同结点计算机上转 用 的工作 模 式 @ 移@ 产 生 控 制 流> 按 传 递 数 据 包 的 工 作 模 式@ 在不 同结点计算机间产生数据流 A