近年来,对成熟的航空发动机进行改型应用在非航空领域具有重要的现实意义。燃气轮机间冷回热循环的突出优点是不仅在设计工况下热效率高、功率大,而且克服了简单循环燃气轮机在低工况下经济性变差的弱点。鉴于此优点,燃气轮机间冷回热循环是近年来竞相开展的燃气轮机先进循环方式之一。在间冷回热循环中,燃气轮机的间冷系统与回热器一起,提高了燃气轮机的输出功率,降低了燃气轮机的耗油率。可见,间冷系统是间冷回热循环中很重要的部件。因此,对舰载燃气轮机间冷系统的优化设计与性能分析具有重要的现实意义。本文的目的是优化燃气轮机间冷系统的设计,对燃气轮机间冷系统的换热性能进行深入研究。为此,本文进行了以下研究:(1)综述间冷回热循环燃气轮机的发展、研究间冷回热循环的必要性、国内外间冷回热系统的研究现状。特别对间冷回热循环的优点进行了分析和介绍。(2)优化设计燃气轮机间冷系统。提出了间冷系统的设计要求,开发了辅助燃气轮机间冷系统优化设计的计算程序。在传统的设计理论基础上,确立了燃气轮机间冷系统的热力计算方法和步骤,利用此方法对间冷系统进行优化设计。(3)对间冷系统的性能进行分析。开发了间冷系统整体的设计程序,以某中型燃气轮机的间冷系统为例,进行优化设计,分析了其流动参数性能和非设计工况下性能。比较了平直和锯齿形两种翅片结构形式的间冷系统性能,并给出翅片结构参数和间冷系统性能间的关系。(4)研究湿空气凝水对机上间冷器性能的影响。分析低压压气机进出口湿空气相对湿度的变化情况,重点研究了湿空气在机上间冷器中过冷凝结过程以及凝结水膜对机上间冷器换热性能的影响。本文研究的结论能够为舰载燃气轮机间冷系统的设计与优化提供有益的参考。