MAN B＆W RK280型柴油机从方案设计到投产广泛应用工程预测方法

为了设计出世界上最大功率的1000r／min柴油机，广泛应用了工程预测工具。设计功率为10MW的RK280型柴油机在零部件的热负荷和机械负荷两方面均达到了新的技术水平。其安全性、可靠性、排放、整机尺寸／重量目标以及输出功率和燃油消耗率指标的实现，均离不开可靠的工程预测工具的广泛应用。MAN B＆W柴油机公司经过市场调查，并吸取了RK270型柴油机10多年的经验，确定了RK280型柴油机总的设计目标。其后再经过周密严谨的概念分析程序，其中包括公司内的性能预测程序、计算流体力学分析以及有限元分析，很快就确立了诸如缸径和行程、V形夹角、转速和功率范围等主要参数。在RK270型柴油机上取得的紧凑的排气管系统经验帮助设计师们设计出从气缸出口到高效涡轮增压器的高效排气传递系统。高喷射压力和短喷射持续期的燃油喷射系统是其早期分析过程的另一特点。 随着过程的进一步扩展，进行了单个部件和系统的更为详细的热力学、结构和动力学的分析。在进行详细设计的同时，对关键部件进行超负荷条件下的加速疲劳试验，这使得关键部件的结构在开发过程的较早时期就固定下来。燃烧过程的3维模拟对设计进行了验证，并进一步减少了在权衡燃油经济性和排放性能方面所需付出的工作量。 发动机开发和制造工程师在设计中广泛应用工程预测方法以保证所完成的设计能以最有效的优化方式进行制造和组装以及使用和维修。 本文将介绍在预测发动机热力学、气体动力学特性过程中所采用的方法和程序，并介绍在获取发动机可靠的安全系数和发动机的完善性的过程中所采用的有限元方法。