燃气轮机仿真分析..
燃气轮机系统仿真集成概念及其分布对象实现

燃气轮机系统仿真集成:航向未来的动力之帆在科技的大海中,燃气轮机系统仿真集成如同一艘精心打造的帆船,它的存在不仅仅是技术的展示,更是对未来能源和动力领域探索的一次大胆航行。
这艘“船”以其独特的概念设计和分布对象的实现,正引领我们驶向一个更加高效、环保的未来。
首先,让我们以“心脏与血管”的比喻来理解燃气轮机系统仿真集成的核心价值。
在这个比喻中,燃气轮机是强大而精密的“心脏”,而仿真集成则是遍布全身的“血管”。
心脏负责提供动力,血管则确保这种动力能够有效地输送到每一个需要的地方。
同样,燃气轮机产生巨大的能量,而仿真集成技术则确保这些能量能够在各种操作条件下被精确地管理和优化。
然而,这场航行并非风平浪静。
我们面临的挑战犹如海上的风浪,时刻考验着我们的航行能力。
例如,系统的复杂性要求我们必须有极高的精确度和可靠性,这就像是在狂风暴雨中保持船只的稳定性一样困难。
此外,不断变化的操作条件也需要我们的系统能够快速适应,就像船只必须能够灵活地应对突如其来的洋流和漩涡。
面对这些挑战,我们采取了夸张修辞和强调手法来表达我们的决心和信心。
我们说,“无论多么复杂的系统,我们都有能力将其驯服!”我们强调,“无论多么恶劣的环境,我们的技术都能够稳定运行!”这种夸张并不是空洞的自夸,而是对我们技术实力的自信展现。
在深入的观点分析和思考中,我们提出了自己独到的见解。
我们认为,燃气轮机系统仿真集成不仅仅是一项单纯的技术革新,它更是一种对未来能源利用方式的思考。
我们担忧的是,如果不能正确地利用这项技术,我们可能会错失一次推动社会进步的宝贵机会。
因此,我们呼吁更多的关注和资源投入到这一领域的研究中。
最后,我们使用形容词来评价这项技术。
它是“革命性的”,因为它有可能彻底改变我们对能源的认知和使用方式;它是“智能的”,因为它能够根据实际情况自动调整运行策略;它是“可靠的”,因为它能够在极端条件下保持稳定的性能。
总的来说,燃气轮机系统仿真集成概念及其分布对象实现就像是一场科技的革命,它预示着一个更加智能、高效和环保的未来。
燃气轮机燃烧室流动特性仿真分析

燃气轮机燃烧室流动特性仿真分析燃气轮机燃烧室是燃烧工程中的重要组成部分。
燃料在燃烧室内被燃烧释放出能量,驱动轮机转动从而产生功。
因此,研究燃气轮机燃烧室的流动特性对于提高燃气轮机的效率和可靠性具有重要意义。
燃气轮机燃烧室的流动特性受多种因素的影响,如燃烧室的几何结构、燃料和空气的进口速度、温度等。
为了实现对燃烧室流动特性的仿真分析,必须建立适当的数值模型。
一种常用的方法是采用计算流体力学(CFD)方法,通过对流动场的离散和求解,得到燃烧室内的各种参数分布。
首先,燃烧室内的流动可以分为内部和外部两个方面。
内部流动主要指的是燃料和空气混合后的流动,这部分流动在燃烧室内部形成了一个混合区,对于燃烧过程至关重要。
外部流动指的是燃烧室外部空气的流动,其可以通过控制燃烧室的出口速度和出口尺寸等参数,来影响燃烧室内部的流动和燃烧过程。
在内部流动的仿真分析中,研究者通常需要考虑多种模型和参数,如湍流模型、喷雾模型、燃料和空气的物性参数等。
湍流模型是燃烧室流动特性分析中的核心模型之一,通过对湍流能量守恒方程的离散和求解,可以得到燃烧室内湍流的分布以及湍流能量的转换过程。
喷雾模型则可以模拟燃料喷射的形成和燃料雾化的过程,为混合区的形成提供基础。
与内部流动相对应,外部流动的仿真分析主要关注燃烧室外部空气的流动和排气过程。
通过对燃烧室的出口速度和出口尺寸等参数的控制,可以调整燃气轮机的输出功率和效率。
在外部流动的仿真分析中,研究者通常需要考虑流动的稳定性、流速分布的均匀性等问题。
除了考虑燃烧室内部和外部的流动特性之外,燃气轮机燃烧室的仿真分析还需要关注其他的一些问题。
例如,燃烧室的温度分布和热负荷分布对于燃气轮机的寿命和性能都有重要影响。
温度分布的不均匀性会导致燃气轮机的部分区域过热或过冷,从而影响其使用寿命。
热负荷分布的不均匀性会导致燃气轮机的某些部分工作在较大的负荷下,从而影响其工作效率和可靠性。
综上所述,燃气轮机燃烧室的流动特性仿真分析是提高燃气轮机效率和可靠性的重要途径之一。
燃气轮机系统的建模与仿真

燃气轮机系统的建模与仿真燃气轮机是一种高效可靠的能源转换设备,可以广泛应用于发电、飞行、航海等领域。
燃气轮机系统由多个部件组成,包括压气机、燃烧室、涡轮机等。
为了更好地设计、优化和控制燃气轮机系统,建立燃气轮机系统的模型并进行仿真是非常重要的。
一、燃气轮机系统的建模方法1. 基于物理学原理的建模方法这种建模方法基于燃气轮机系统的物理特性,通过对控制方程和能量平衡方程的建立,得出燃气轮机系统的数学模型。
这种方法的优点是能够准确地反映燃气轮机系统的物理特性,但是需要大量的计算和模型参数的确定,适用于研究燃气轮机系统的基本特性。
2. 基于统计方法的建模方法这种建模方法基于大量的实验数据,通过对实验数据的分析和处理,建立燃气轮机系统的统计模型。
这种方法的优点是不需要精确的物理特性和模型参数,可以通过实验数据进行建模,但是需要大量的实验数据和数据分析技能。
3. 基于神经网络的建模方法这种建模方法基于神经网络的模式识别能力,通过对燃气轮机系统的输入和输出数据进行学习,建立燃气轮机系统的神经网络模型。
这种方法的优点是能够学习系统的复杂非线性关系,但是需要大量的学习数据和神经网络模型的优化。
二、燃气轮机系统的仿真方法1. 基于模型的仿真方法这种仿真方法基于燃气轮机系统的数学模型,通过数值模拟的方法,进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是可以对燃气轮机系统进行全面的仿真和测试,但是需要精确的物理模型和大量的计算资源。
2. 基于实验数据的仿真方法这种仿真方法基于实验数据的统计模型,通过对实验数据的模拟和处理,进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是可以通过实验数据进行仿真,但是需要大量的实验数据和数据分析技能。
3. 基于混合方法的仿真方法这种仿真方法综合使用基于模型和基于实验数据的方法,通过建立精确的数学模型和处理实验数据,进行燃气轮机系统的仿真。
这种方法的优点是综合了两种方法的优点,可以比较准确地进行燃气轮机系统的仿真。
燃气轮机启动控制策略研究与仿真

03
系统仿真模型
将燃气轮机数学模型和控制策略模型 结合起来,构建系统仿真模型,以便 进行系统性能分析和优化。
仿真参数设置
仿真时间
确定仿真时间,以便反映燃气轮 机启动过程的动态特性。
仿真步长
选择合适的仿真步长,确保仿真 结果准确性和计算效率。
控制参数
根据控制策略模型,设置相应的 控制参数,如PID控制器的比例 、积分和微分系数等。
燃气轮机作为一种高效、清洁的能源动力系统, 在航空、电力等领域具有广泛的应用前景;
控制策略发展方向
随着科技的不断进步,燃气轮机的控制策略也将 不断得到优化和提升;
未来研究方向
针对燃气轮机的实际应用场景,未来需要对燃气 轮机的控制策略进行更加深入的研究。
06
结论与展望
研究结论
本文提出了一种针对燃气轮机的启动 控制策略,通过仿真验证了其有效性 。
3
现有的燃气轮机启动控制策略存在一定的局限 性,如启动时间过长、抖振等,因此研究新的 控制策略具有重要意义。
研究内容与方法
研究内容
研究燃气轮机的动态特性,设计新的启动 控制策略,并对其进行仿真验证。
VS
研究方法
采用理论分析和仿真研究相结合的方法, 建立燃气轮机的动态模型,设计先进的控 制算法,并利用MATLAB/Simulink进行 仿真实验。
实验步骤
1)建立燃气轮机模型;2)设计控制策略; 3)进行仿真实验;4)分析实验结果。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实验结果分析与讨论
实验结果
通过仿真实验,成功实现了燃气轮机在不同工况下的平稳启动;
结果分析
通过对比不同控制策略下的启动过程,发现采用先进的控制策略能够显著缩 短启动时间、降低排放。
重型燃气轮机天然气供应系统整体性能仿真

重型燃气轮机天然气供应系统整体性能仿真摘要:在仿真研究天然气的供应系统中,必须使用建模进行仿真实验.第一,在设计这个仿真系统的主要部件时,应应用模块化进行建模;第二,依据燃机电厂的各项重要数据,依靠BP神经网络实施训练,既能轻松获取系统的压力,也能轻松获取系统的值班流量;第三,融入PID控制原理,既要使用压力控制器,也要使用温度控制器,还要使用流量控制器,构建整个系统的仿真结构,对其采用稳态、动态仿真,但不管是哪种仿真结果,均要符合电厂的实际数据,也能反映仿真模型是系统性能的真实写照。
关键词:天然气供应系统;模块化建模;仿真当前,在重型的燃气轮机中,天然气因为深受成分波动的影响,也深受温度、压力不能匹配的影响,进去燃机的燃烧室之后,根本无法直接燃烧,因此,为了彻底解决类似的问题,在天然气的主干网与燃机的燃烧室之间,天然气的供应系统因此应运而生。
在天然气的供应系统中,其既由过滤器、预热器、调压器组成,也由性能加热器、预混燃料阀、值班燃料阀组成。
关于预热器,主要为了将天然气的温度加热,使其达到露点温度,杜绝产生液态烃、水滴;关于调压器,主要为了调整天然气的压力,以适应当前的工作情况,保障燃烧室内的压力趋于稳定的状态,超过限定值时,果断报警;低于限定值时,果断跳机。
当前,国内的燃机供应商,对设定这个限定值毫无头绪;关于性能加热器,主要为了继续加热天然气,燃烧效率自然升高;不管是值班燃料阀,还是预混燃料阀,参考燃料的分配控制方案,有效设定预混气口的燃料量,在进行分配方案选定时,调整喷嘴值班气口的燃料量,既要充分权衡燃机的出力,也要充分权衡燃烧的稳定性。
天然气的供应系统的整体性能,既深受各部件的性能影响,也深受其匹配关系影响,同时,既深受温度控制的影响,也深受压力控制的影响,还深受流量控制的影响。
1.天然气的供应系统进行仿真从天然气的供应系统来讲,整个系统既由天然气物性模块、管路模块、换热模块组成,也由调压模块、阀门模块组成,从而构成一个整体的仿真模型。
系统仿真在组合式燃气轮机中的应用

系统仿真在组合式燃气轮机中的应用随着现代工业的不断发展,燃气轮机已经成为许多工业领域中最为重要的能源系统之一。
燃气轮机不仅能够提供高效、廉价且可靠的能源,而且可以采用不同的组件配置进行个性化定制,以满足不同用户的能源需求。
而组合式燃气轮机则是一种基于模块化的构建方式,可以通过组合不同的部件来满足多样化的系统需求。
在组合式燃气轮机的设计与开发过程中,系统仿真技术发挥着至关重要的作用。
系统仿真可以帮助工程师在减少成本和风险的同时加快产品上市时间的进度。
在本文中,我们将讨论系统仿真在组合式燃气轮机中的应用,包括仿真技术的种类、其对组合式燃气轮机的设计的影响,以及系统仿真可能面临的挑战和限制。
一、系统仿真技术种类在组合式燃气轮机的设计和开发过程中,系统仿真技术的种类主要包括以下几种:1. 基于物理模型的仿真技术:这种技术使用物理模型来模拟轮机的运作和性能。
通过将模型植入到计算机中进行计算,可以帮助分析轮机的各个方面性能,并对轮机进行优化。
2. 基于统计学的仿真技术:这种技术使用统计学方法来预测轮机系统的性能。
通过建立相应的概率模型,可以对轮机性能的不确定性进行较为准确的推断。
3. 基于混合仿真的技术:这种技术结合了基于物理模型和统计学方法的优点。
它可以将物理模型和其他模型相结合,以实现对整个系统的全面仿真。
它还可以在多个层次上模拟系统行为。
二、系统仿真对组合式燃气轮机设计的作用系统仿真在组合式燃气轮机设计和开发中的作用主要体现在以下几个方面:1. 帮助分析组件的性能:一个组合式燃气轮机包含许多独立的部件和组件,如燃烧器、涡轮机等。
这些零部件的性能会直接影响轮机的总体性能。
通过系统仿真,可以分析组件的性能和特点,设计出最优的组件。
2. 模拟燃气轮机总体性能:系统仿真可以模拟燃气轮机的总体性能,并对系统进行全面评估。
这使得工程师们可以在不同的操作条件下分析轮机的性能,并根据需要进行调整和优化。
3. 可视化系统结果:系统仿真可以将轮机的整体性能可视化呈现。
燃气轮机发电系统的建模与仿真研究

燃气轮机发电系统的建模与仿真研究随着能源需求不断增长,燃气轮机发电已经成为了一种重要的发电方式。
燃气轮机发电系统由气体压缩机、燃烧室、涡轮机和发电机等部分组成。
其中涡轮机是系统的核心部件,负责将高温高压气体的动能转换为机械能,从而驱动发电机工作,实现电能的转换。
针对燃气轮机发电系统的建模与仿真研究,可以为该系统的优化设计和运行管理提供重要参考。
下面对燃气轮机发电系统的建模与仿真研究进行探讨。
一、建模燃气轮机发电系统的建模过程可以分为以下几个步骤:(1)系统分析与功能划分首先需要对系统进行深入的分析,对系统进行功能划分和功能分析,以确定系统中各个部件的工作原理和功能要求。
在此基础上,建立系统的整体模型。
(2)部件建模接着,需要对系统中涉及的气体压缩机、燃烧室、涡轮机和发电机等主要部件进行建模。
可以采用基于物理的建模方法,将各个部件的工作原理和影响因素用数学模型描述出来。
(3)系统集成在完成各个部件的建模后,需要将各个模型相互集成,形成整个系统的模型。
系统集成时需要考虑参数传递、组件接口等因素。
(4)验证与修正最后,需要对建立的系统模型进行验证与修正,以确保模型能够准确地反映实际系统的特性和性能。
可以通过实验数据对模型进行验证和修正。
二、仿真燃气轮机发电系统的仿真可以分为静态仿真和动态仿真两个部分。
(1)静态仿真静态仿真主要用于对系统各部件性能和工作情况的分析,包括燃气轮机性能参数、系统能效、各部件的压力、温度、流量等。
静态仿真可以用于系统的设计和调试阶段,通过改变系统结构、部件参数等方式,分析不同参数对系统性能的影响,优化系统设计。
(2)动态仿真动态仿真主要用于对系统在动态工况下的性能分析,包括系统启动、停止、负荷变化等。
通过动态仿真可以预测系统在不同工况下的工作性能,优化系统控制策略,提高系统运行效率和可靠性。
在仿真过程中,需要对系统的各个参数和变量进行监测和分析。
通过与实际数据进行对比,可以对仿真结果进行修正和调整,确保系统仿真结果的准确性和可靠性。
燃气轮机启动控制策略研究与仿真

燃气轮机启动控制策略研究与仿真燃气轮机启动控制策略研究与仿真燃气轮机作为一种先进的热力发电装置,具有高效、快速、灵活等优点,广泛应用于各种领域。
在实际应用中,为了保证燃气轮机的安全、可靠、经济运行,需要对其启动过程进行控制,提出合理的控制策略。
本文针对燃气轮机启动控制策略展开研究与仿真,旨在提高燃气轮机的启动效率和稳定性。
一、燃气轮机启动控制策略介绍燃气轮机的启动过程一般需要经历以下几个阶段:冷态、热态、同步和并网。
冷态阶段指的是启动前的静止状态,热态阶段是指在燃气轮机旋转之前需要通过气体加热等方式将其预热到适当的温度。
同步阶段是指燃气轮机与电力系统的同步,并网阶段是指燃气轮机正式投入使用,并向电网输出电能的阶段。
针对上述不同阶段,燃气轮机启动控制策略的设计也会随之有所不同,需要根据不同情况对其进行控制。
具体来说,燃气轮机启动控制策略应包括如下功能:1、燃料控制:根据燃气轮机的负载需求控制燃料的输入,保证燃烧能经济、高效。
2、压力控制:控制燃气轮机进出口压力的变化,使其始终处于稳定状态。
3、温度控制:控制燃气轮机的热态温度变化,保证其不受热膨胀和热应力的影响。
4、同步控制:对燃气轮机和电力系统进行同步控制,确保两者之间的运行匹配。
以上几种控制策略的实现需要依赖于精确的控制算法和优秀的控制系统。
二、研究与仿真过程本文采用MATLAB软件进行燃气轮机启动控制策略的研究与仿真。
具体采用如下步骤:1、建立系统模型首先以燃气轮机为研究对象,建立其数学模型,该模型按照燃气轮机启动过程不同阶段进行划分,分别考虑各个参数的变化和对应的控制策略。
其中涉及到的参数包括:功率、转速、温度、压力等。
在归纳整理所有参数后,将其集成到一个总体模型中,该模型可以模拟燃气轮机启动过程中参数的动态变化,为后续的控制策略提供基础。
2、控制策略设计在模型的基础上,通过设计不同的控制策略,分别对不同阶段的燃气轮机启动过程进行仿真。
具体的控制策略包括PID控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制等,这些策略在实践中已经得到了广泛的应用。
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• (2) 计算燃机的共同工作线。 • 由步骤1可以得到等温线与压气机各条等转速线的 交点的参数值,那么就可以作出燃气轮机装置的 特性网,在特性网上绘出螺旋桨负荷特性线。负 荷特性与特性网上的交点,即为负荷与燃气轮机 的共同工作点。整理这些共同工作点的参数值, 即可得到任意两个参数之间的关系曲线。计算结 果如图4.2至图4.6所示,图中表示是动力涡轮的 输出功率与耗油量、燃机效率、燃气初温、动力 涡轮输出转速、压气机压比之间的关系。
稳态变工况仿真模型是利用部件特性曲线来进行变工况计算 的,要满足各部件共同工作的条件就必须利用试凑法来平衡 方程。为了减少反复试凑运算次数,可以一开始给定许多选 定的工作点,然后用做图法解平衡方程。具体计算步骤如下: (1) 计算燃气发生器的等温比线。 假设的值,在压气机通用特性曲线上某一等转速线上取点 (取点的工作可以借用专用的取点工具getdata,取得越多 越好,但是受等转速线本身长度的限制),利用该模型进行 计算,确定高压涡轮有效功和压气机耗功的差值为零或者最 小的那一点,该点即为燃气发生器的一个共同工作点,记录 该点所有的参数值,压比,燃气发生器转速,动力涡轮输出 功率和转速等等。保持值不变,对其他的等转速线进行同样 的计算,连接所记录的点就得到一条等温比线。另取一些的 值,重复上面的计算就可以得到多条等温比线。
20500
动力涡轮输出功率 kw
15500 10500 5500 500 400 1400 2400 3400 耗油量 kg/h 4400
图4.2 动力涡轮的输出功率与耗油量的关系曲线
40
燃机效率 %
30
20
10 500 5500 10500 15500 动力涡轮输出功 kW 20500
图4.3 燃机效率与动力涡轮输出功率的关系曲线
时间 s
6
8
10
12
图4.10 突减60%负荷燃气初温
T3
仿真结果的正确性分两步来检验: (1) 当主机重新归于稳定运行之后,各参数的值是 否等于40%负荷时各参数的值。经检验各参数的误 差2%以内,在允许误差范围之内,说明主机模型 的精度达到要求。 (2) 检验动态过程的趋势是否正确。仿真结果基本 反映了实际过程负荷突变时各参数的动态响应。主 机在突减负荷时,动力涡轮的转速会有一突增,接 着在主机的控制系统的作用下,根据所带负荷的多 少重新设定主机调速器的转速,在调速器的作用下, 减少了燃机的供油量,转速就会下降,最后稳定在 转速设定值附近(有差调节的情况)。燃机的供油 量减少,导致燃气初温减小。从图4.8至图4.10可以 看出主机模型各参数的变化趋势与实际情况相符合。
4000
图4.5 动力涡轮转速和输出功率的关系曲线
20500
动力涡轮输出功率 kW
15500
10500
5500
500 0 5 10 压气机压比 15 20
图4.6 压气机压比与动力涡轮功率的关系曲线
将燃机稳态参数仿真计算结果与实验数据相比较, 如表4.1所示,仿真值与实验值比较接近,误差均在2%以内。
第8章仿真实例分析
8.1燃机的稳态变工况仿真结果及分析
某型2万kW分轴燃机的额定工况点参数如下: 大气温度288 K; 大气压力101320 Pa; 轴功率 20220 kW; 燃气发生器转速8498 r/min; 动力涡轮转速3600 r/min; 燃气初温1443 K; 压气机压比18.4; 压气机空气流量65 kg/s; 压气机出口压力1864380 Pa; 压气机出口温度703 K; 高压涡轮进口压力1771161 Pa;燃料量4729.9 kg/h; 动力涡轮进口压力390100 Pa; 动力涡轮进口温度1041 K; 高压涡轮膨胀比4.54; 动力涡轮膨胀比3.85; 发动机排气温度 803 K; 燃机效率36%;
20500
动力涡轮输出功率 kW
15500 10500 5500 500 700
900
1100 1300 燃气初温T3 K
1500
T
3
图4.4 燃气初温
与动力涡轮输出功率的关系曲线
20500
动力涡轮输出功率 kW
15500
10500
5500
500 1000
1500
2000 2500 3000 3500 动力涡轮输出转速 r/min
表4.1 燃机稳态参数实验数据和仿真结果的比较
负荷(%) 主机功率 (kW) 实验 100 80 40 20 2022 0 1617 6 8088 4044 仿真 2001 0 1600 7 8022 4100 耗油量 (kg/h) 实验 4729. 9 4030 2437 1518 仿真 4650 3985 2397 1542 燃气初温 (K) 实 验 144 3 138 6 120 7 104 3 仿 真 146 0 136 7 119 0 105 1 主机转速 (rpm) 实 验 360 0 329 0 270 2 205 5 仿 真 358 0 334 3 265 0 209 0
燃燃并车过程仿真
• 并车过程的关键是控制两台燃机的转速相等而实现并车, 并且完成负载功率的重新分配。要使两台燃机转速相等有 多种方式,最常见的是保持其中一台燃机转速不变,另一 台燃机加速或减速靠近该燃机的转速实现并车。这里采用 的是加速并车的方式。并车的具体过程是首先1号燃机在 额定工况运行,承担所有的负载,2号燃机处于惰转状态 下进行并车操作。这时1号燃机端3S离合器处于啮合状态, 2号燃机端3S离合器处于脱开状态。并车开始后,2号燃 机开始加速向1号燃机的转速靠拢,当2号燃机的转速和1 号燃机的转速达到同步时,2号燃机端3S离合器开始啮合。 一旦2号燃机端3S离合器啮合后,功率负载开始从1号燃 机转移到2号燃机上。1号燃机的输出功率逐渐减小,2号 燃机的输出功率逐渐增加,直到两台燃机的输出功率达到 比例设定值,由于是同型燃机,这里设定的比例值为 0.5[31]。
8.2燃机的动态仿真结果
当燃机满负荷运行,突减60%负荷, 燃机输出转速设定值n2s由3600rpm降至1763rpm时, 燃气发生器转速n1、动力涡轮输出转速n2以及燃气初温
9000 8500 8000 7500 7000 6500 6000 0 2 4 6 时间 s 8 10 12
T3*
燃气发生器转速 rpm
图4.8 突减60%负荷燃气发生器转速n1变化曲线
4000 3500 3000 2500 2000 1500 0 2 4 6 8 10 12
动力涡轮转速 rpm
时间输出转速n2变化曲线
1500 1400
燃气初温 K
1300 1200 1100 1000 0 2 4