基于正交设计的船用柴油机燃烧系统参数匹配及优化

为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,首先分别利用AVL_BOOST和AVL_FIRE仿真软件建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,然后基于已建模型应用正交试验设计方法安排柴油机进气系统、喷油系统和燃烧室结构尺寸参数匹配仿真计算。研究结果表明,通过极差分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。以柴油机指示功率为评价指标时,参数组合0.26 mm-28°CA-160°-0.9-145 mm-2.6 mm-22 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的指示功率为63.40 k W,比原机仿真值高15%;以NOX排放为评价指标时,参数组合0.30 mm-24°CA-140°-0.4-135 mm-6.6 mm-14 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的NOX排放质量分数为0.015 7%,比原机仿真值低30.2%。     

电控柴油机燃油系统参数匹配对油耗率的影响

基于某船用四冲程柴油机的电控化改造,利用AMESim及AVL_FIRE软件建立电控组合泵单缸燃油喷射系统模型和缸内高压循环模型。采用一次回归正交试验设计方法对燃油喷射系统参数进行优化匹配和显著性检验;采用二次回归正交试验设计方法对优化结果与油束夹角进行匹配优化。结果表明:初优化得到的三组参数组合都满足设计压力为105 MPa的要求;再优化得到的8个×0.26 mm-15.0 mm-0.46 mm/(°)-900 mm-150°(喷孔数×孔径-柱塞直径-凸轮型线速度-油管长度-油管直径-油束夹角)参数组合下的油耗率最低为0.191 0 kg/(kW·h);通过回归分析得到的油耗率预测模型可准确预测油耗率,使研究周期大大缩短。     

柴油机燃油喷射系统参数优化匹配对NOx排放的影响

基于某船用柴油机燃油喷射系统的电控化改造,利用AMESim和AVL_FIRE仿真软件分别建立燃油喷射系统仿真模型与柴油机缸内燃烧模型,采用一次回归正交试验设计方法对燃油喷射系统参数进行优化,再运用二次回归正交试验设计方法将优化结果与喷油提前角(16°CA~24°CA)匹配优化。研究结果表明,初步优化得到的三组参数组合匹配下的喷油压力均高于105 MPa,经过再次优化的8×0.26 mm-15.0 mm-0.46 mm/°CA-900 mm-20.02°CA(喷孔数×孔径—柱塞直径—凸轮型线速度—油管长度—喷油提前角)参数组合下NO_X排放量最低,生成的NO_X质量分数为0.089 6‰;通过回归分析建立NO_X排放量数学预测模型精确度较高,测量最优点(以NO_X排放量为优化目标)误差低于3%,可以用于参数优化匹配研究。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa 以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用 AVL FIRE 软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明：当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

超高压喷射条件下非常态燃油的缸内燃烧排放特性研究

以改善大功率柴油机的燃烧与排放性能为目标,创新性地提出180 MPa以上的超高燃油喷射压力。建立包括进气道和燃烧室在内的三维几何模型,利用AVL FIRE软件对仿真模型进行动网格划分,将燃油喷射系统的喷嘴内流场计算结果作为边界条件对燃烧过程进行仿真计算,分析燃油物性参数的变化以及喷嘴参数对柴油机燃烧排放性能的影响。结果表明:当燃油的物性参数发生变化之后,喷孔内部空化效应的增强有助于油束获得良好的初始破碎状态,雾化效果好,缸内燃烧过程进行得更加充分;当喷孔直径增大时,油滴初始湍动能增强,运动发展范围较大,喷油持续期短,后期排放物浓度小;随着喷射夹角增大,缸内燃油与空气混合得更加均匀,燃烧性能进一步提高。     

燃烧室几何形状对柴油机燃烧性能的仿真计算

针对某型高压共轨柴油机原燃烧室碳烟排放较高,在保证压缩比不变的前提下,设计了两个不同形状的燃烧室。运用fire软件对不同形状燃烧室进行了三维数值模拟,分析了上止点附近气缸内的气体流动情况以及燃烧和排放特性,得出燃烧室喉口直径过小,不利于燃油与空气的良好混合,易造成局部富油,使碳烟排放增多。通过模拟计算与试验测量结果对比,验证了模拟计算的有效性。     

燃油喷射对柴油机燃烧及排放的影响

针对4190柴油机燃油系统电控化改造项目,应用AVL_FIRE三维CFD软件平台,建立该机缸内高压循环仿真模型,通过台架试验获得缸压曲线验证仿真计算的正确性。借助模型研究燃油喷射系统参数对燃烧、NOX和碳烟颗粒生成等的影响。结果表明:随着喷孔锥角的增大,缸内最大温度与压力逐渐增大,采用小喷孔锥角时,NOx排放浓度低,但碳烟排放浓度较高;喷油器喷孔直径增大,缸内压力与温度逐渐增大,采用0.30 mm喷孔直径时,NOx和碳烟的排放浓度均较低;喷油提前角增加导致缸内温度增大,NOx排放浓度增加,碳烟排放浓度降低。     

高低型双涡流室双缩口燃烧室的排放特性

为优化某船用柴油机的燃烧室的"油-气-室"匹配,降低有害物排放,运用AVL Fire对原型燃烧室改用不同燃烧室进行额定工况模拟.结果表明,高低型双涡流室双缩口燃烧室能在上涡流室形成"飞轮效应",相对于原型燃烧室,不仅能增加功率,而且能降低Nox和SOOT的排放.对高低型双涡流室双缩口燃烧室设置不同的高低涡流室的半径比r/R和喷油夹角进行计算.结果表明:随着r/R从0.3增加到1.3,Nox和SOOT的排放量均先减少后增多;当r/R为0.7时,Nox和SOOT的排放量均最少.当喷油夹角为140°～165°时,随着喷油夹角的增大,Nox的排放量先减少后增加,随后再减少,最后又升高;SOOT排放量先减小后增大,随后再减小.     

燃烧室对4190船用柴油机燃烧及排放性能的影响

结合4190ZLC-2型船用柴油机电控化改造项目,应用AVL_FIRE专业软件,建立柴油机缸内高压循环的仿真模型,通过台架试验获得缸压曲线,验证模型的正确性。利用该模型研究燃烧室型式、结构参数对燃烧过程和排放浓度等的影响。结果表明:缩口燃烧室的排放性能最好;喉口直径较小时,NOx排放浓度低,但是碳烟排放浓度较高;凸台高度增大使得缸内高温区面积减小,缸内最高温度增大,凸台高度越小,NOx排放浓度越高,但碳烟排放浓度较低;随着凹坑半径增大,缸内最高温度和压力逐渐增大,排放浓度也会受到很大影响。     

某型船用高压共轨大功率柴油机喷射特性研究

利用AVL公司的HYDSIM软件对某型船用高压共轨大功率柴油机电控喷油器工作过程进行仿真,仿真结果与实际试验数据相一致,表明仿真模型的准确性.通过模型的建立,系统分析了喷孔直径、喷射压力与喷油规律、雾化质量之间的关系.结果表明:喷孔直径和喷油压力都通过燃油流通截面积影响喷射速率和喷雾特性,这为进一步的高压共轨系统燃烧优化打下了坚实的基础.     

基于多Agent的船舶电力系统故障诊断系统设计

在对多Agent技术和船舶电力系统故障诊断系统相关技术进行研究的基础上,设计出基于多Agent技术的船舶电力系统故障诊断系统,阐述了该系统的特点、分类、功能、结构,并就其诊断信息的交互过程做了详细的介绍。文中设计的船舶电力系统故障诊断系统能充分利用已有的诊断资源,提高故障诊断的效率,便于构造大型船舶电力系统故障诊断系统。     

无船承运经营者制度与货运代理制度

《中华人民共和国国际海运条例》比较详细地规定了无船承运业务管理制度,但对货运代理制度却没有涉及,本文试论述了二者之间的关系并提出修改建议。     

电力系统稳定器在船舶电力系统中的应用

本文首先介绍了电力系统稳定器(PSS)的原理;然后,结合所搭建的船舶电力系统(大功率柴油发电机组)数字仿真模型,研究PSS在船舶电力系统中的应用;最后,通过对船舶电力系统在有、无PSS作用下的典型故障工况的对比仿真与分析,说明PSS能够有效提高船舶电力系统暂态稳定性.     

综合电力推进监测控制系统

主要介绍了一种综合电力推进的监控系统,详细论述了监控系统的结构、组成及控制功能。     

综合舰桥SCADA系统设计

针对综合舰桥系统的主要研究内容--航行状态监测和主机监控,设计了综合舰桥数据采集与集中监视控制系统,介绍系统设计的关键技术,阐述其应用处理方法.应用结果表明:正确的异构网络的系统集成方案选择解决了导航设备和机舱传感器信息采集,处理和利用问题,是实现数据网络化的关键.     

基于信息系统的炮兵作战体系构建

构建基于信息系统的炮兵作战体系是炮兵适应信息化条件下作战,形成体系作战能力的必然要求。文章从基于信息系统的炮兵作战体系的概念入手,针对信息化战场对炮兵作战的影响,深刻分析了基于信息系统的炮兵作战体系能力要求,并在此基础上提出了指挥控制、通信、侦察情报、火力打击、电子对抗、敌我识别、密码保密等七大要素构成基于信息系统的炮兵作战体系。     

海军数字集群通信系统发展取向

简要介绍了国际上采用的几种数字集群系统标准，并根据海军勤务通信的实际出发，提出了海军数字集群通信系统的发展取向。     

综合电力系统控制系统自动化研究

本文概述了将综合电力系统的硬件和电力管理软件完全整合，组成舰船控制网络的基本原理。研究如何实现减少人员配备，实现全电力可重构舰船以及综合电力系统的基本性能，文章最后提出了一些有争议的论点和目前最流行的电力管理方法。     

主推进系统实船训练系统的研究与实现

实船训练系统是嵌入舰船系统内的舰员训练模拟系统，具有实施容易，效率高和费用低的特点，能帮助舰员迅速获得必要的操作技能和知识。实船模拟训练，将成为未来海军训练的发展方向。现从国内外实船训练系统研究现状出发，分析了实船训练系统在舰员培训中的优势，提出了一种在主推进装置监控系统中嵌入实船训练的方案，使主推进系统带有模拟训练的功能。在海上停航或者在港内停泊期间，舰船主推进系统可以从航行模式切换到实船训练模式，舰员在平时工作环境中，学习主推进系统的各项操作和故障处理，使训练好像在航行中实际操作一样。舰船准备起航时，主推进系统能够迅速从训练模式切换到航行模式，执行原机舱监控系统的功能。实船训练系统不影响舰船航行中的操作功能，也不会降低原机舱监控系统的性能。     

PLC在支撑升降装置中的应用

介绍PLC在支撑升降装置钟的应用,并对该系统的硬件组态和软件编程作了详细的描述.硬件上用SI-MArC S7-224XP作为PLC的CPU模块,SIMATIC EM235作为扩展模块,并和位移传感器等传感器组成一个自动控制系统;在软件上采用STEP7作为PLC控制部分的编程软件,用WinCC flexible作为人机界面的开发软件.