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随着能源和环境问题得到越来越广泛的重视,提高大中型船舶动力系统的综合性能成为热门研究课题。化学回热循环是一种先进的循环方式,不仅可以显著地提高船用燃气轮机的输出功率和热效率,还能够有效降低污染物排放水平。因此,基于现有成熟的简单循环船用燃气轮机,开展化学回热循环热力参数匹配和改进方法研究具有重要的研究意义和价值。本文采用Matlab/VC/Aspen Plus混合编程和联合仿真方法,分别建立了船用燃气轮机化学回热循环的热力参数匹配和变工况性能仿真模型。其中,采用神经网络法进行了压气机和涡轮部件特性处理,采用最小吉布斯自由能法进行液态燃料蒸汽重整反应分析,采用虚拟温度方法建立了化学回热器等效模型,并且给出了化学回热器热力性能评估准则。基于上述仿真模型和分析方法,分别进行了模型验证、化学回热系统和化学回热循环热力学性能分析、船用分轴燃机化学回热循环热力参数匹配和性能提升方案研究,得到了化学回热循环的输出功率、热效率、蒸汽产量、重整气燃料低热值和化学回热器化学吸热/温升吸热比等性能指标与温比和压比的变化规律,给出了化学回热循环性能提升方案。研究表明:(1)当采用液态燃料时,化学回热器存在临界温度,化学回热循环存在临界压比,当反应温度大于临界温度或压比大于临界压比时,催化重整过程为放热反应;(2)在燃气初温1373~1573K范围内,化学回热循环的最大比功率比简单循环相对增加约39%,对应的热效率相对增加约28%;(3)当燃气初温为1573K,压比由最佳压比25.4降低到8.6时,化学回热循环热效率仅降低约5%;(4)在保持简单循环燃机部件特性不变时,化学回热循环可以将输出功率由24.7MW提高到34MW,将热效率由38.6%提高到51.2%;(5)可以通过采用变几何涡轮方案来进一步提升化学回热循环燃机的设计工况和变工况性能。