4190Z_LC船用柴油机工作过程仿真与整机性能优化研究

利用AVL BOOST软件建立了4190ZLC船用四冲程柴油机的仿真模型,并对柴油机进行了额定工况下的实验;通过对比仿真计算和实验结果,验证了仿真模型的正确性。利用建立的AVL BOOST仿真模型,研究了压缩比、燃烧起始角和配气相位对柴油机性能的影响;针对柴油机的输出功率,以气缸内最高爆发压力为约束条件、以油耗为优化目标,进行柴油机的优化计算,结果表明:优化后柴油机的性能有一定的提高。     

某船用柴油机SCR系统匹配性能试验分析

针对某船用柴油机,在D2试验循环模式下进行原机和加装SCR系统后的性能对比试验,分析SCR反应器在无尿素喷射时对柴油机排气特性和经济性的影响,同时还分析按氮氨比为1∶1进行尿素喷射时SCR系统的工作性能。试验结果表明:柴油机安装SCR系统后,排气背压和排气温度均有所上升;经济性略有下降,额定工况下降低幅度在1%左右;虽然增压器后NOX排气浓度增大,但NOX质量流量下降幅度较大,额定工况下降幅度为12.3%,尿素基本喷射量标定计算应以加装SCR反应器后的柴油机排气参数为依据;NOX加权比排放由原机的12.63 g/k Wh降低到11.52 g/k Wh,降低了8.7%。按氮氨比为1∶1的比例进行尿素喷射时,SCR系统能满足Tire III的NOX排放限值要求。研究结果可为SCR系统设计和尿素喷射量的标定提供一定的指导依据。     

TBD620柴油机燃油喷射系统性能研究

利用HYDSIM软件,建立了TBD620柴油机燃油喷射系统仿真模型,对其采用的标准喷油器和专用喷油器在不同负荷工况下的燃油喷射过程进行了仿真计算,分析研究了2种喷油器对柴油机燃油喷射特性的影响。结果表明专用喷油器在低负荷工况下能显著提高燃油喷射压力,改善燃油雾化效果,而在高负荷工况下,两者区别较小。     

三峡库区船舶最佳航速与柴油机能耗和排放变化分析

三峡库区船舶节能增效是船舶航行与管理面临的主要问题。文章通过分析船舶柴油机运行机理与船舶操纵航行条件,提出了三峡库区船舶以最佳航速运行是船舶柴油机动力装置节能和船舶驾驶操纵的最佳方式,也是库区船舶节能的有效方法。船舶在最佳航速下运行,适当调整柴油机主要参数,以使柴油机在最佳航速下其工况接近于柴油机额定工况,保证柴油机动力性、经济性和排放污染物得到提高和控制,真正实现船舶节能增效。     

基于虚拟仪器技术的燃油喷射测试系统的研制

介绍柴油机燃油喷射测试系统的软、硬件组成及功能,采用该系统对6L16／24柴油机燃油喷射系统的特性进行了测量分析,对比分析不同工况下燃油喷射系统的性能,表明燃油喷射测试系统满足测量精度的技术要求。     

冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法研究

本文研究出一种可用于计算冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法。先介绍了轴系扭振Newmark时域计算方法理论,针对一个多用途船的柴油机推进轴系,应用该计算方法,对柴油机稳定运行工况下的瞬态扭振进行仿真计算,将时域与频域计算结果进行对比,验证了该数值方法的可应用性;同时,在考虑柴油机调速器的情况下,利用刚性轴模型推导出相关激励载荷,并结合上述时域方法计算了额定转速时冰载荷下轴系的扭振响应,得到了轴系的最大响应幅值,并与无冰载荷冲击下的结果进行对比分析。     

某船用柴油机连杆螺栓有限元强度校核

以某V8柴油机为研究对象,依照设计图纸在ABAQUS有限元计算软件中建立连杆装配体有限元模型,按实际接触关系定义接触对,一共定义了11个接触对,4个螺栓绑定约束。对连杆螺栓在2种极限工况下进行有限元计算,分别为气缸在最大爆发压力下的工况和连杆受最大拉力时的工况,并对计算结果根据第4强度理论进行强度校核。校核结果显示,疲劳安全系数大于许用安全系数,该连杆螺栓在额定工况下是安全的。     

涡轮增压柴油机水下工况的研究

通过建立的将涡轮增压柴油机改装为水下工况的试验台架,在工作过程模拟,优化计算的基础上,对柴油机参数进行了优化,验证,完成了涡轮增压柴油机的水下工况改装研究。     

燃油系统参数匹配优化对船用柴油机性能影响及试验研究

采用试验与仿真结合的方法研究电控化改造对柴油机性能的影响。分别用AMESim和AVL_FIRE仿真软件建立燃油喷射系统模型与柴油机缸内燃烧高压循环模型,以喷油压力为优化目标对喷油参数进行匹配,并将优化结果代入到燃烧模型中计算分析。以优化结果为基础进行台架试验,分析电控化改造对柴油机经济性和排放性的影响。研究结果表明,对于15mm×2.5mm×0.40 mm/°CA×0.30mm×900mm(柱塞直径×油管直径×凸轮型线速率×喷孔直径×油管长度)的组合(试验号8),喷油压力相对于原机提高了40.2%。试验号8的台架试验表明:油耗率有所降低,且在低速低负荷工况下油耗率降低较显著;对于NOx排放,电控化改造后试验号8的NOx排放浓度在负荷特性工况和推进特性工况下相对于原机平均降幅分别在50%以上。     

某高速船用柴油机主轴承弹性流体动力润滑特性分析

针对某高速船用柴油机的主轴承,在滑动轴承流体动力润滑理论的基础上,通过AVL-Excite软件建立了曲轴和主轴承弹性流体动压润滑数值分析模型,计算得到了各主轴承在柴油机额定工况下的载荷、油膜厚度、油膜压力和摩擦功耗等.计算结果表明:第5号主轴承在一个工作周期内的最小油膜厚度最小,最大油膜压力和摩擦功耗最大,润滑情况最差,需对其进行优化设计.     

典型船舶厨房通风系统气流组织数值模拟

利用Airpak软件对典型船舶厨房区域的气流组织情况进行模拟计算,得到额定风量和低档风量两种工况下的速度场、空气龄场和气流流线。计算结果表明,在额定风量下油烟可以被迅速排出,在低风量工况下含油烟的气体有进入临近舱室的可能,需要进一步优化。     

基于FLUENT的柴油机喷油嘴的冲刷腐蚀仿真计算

高压、高喷射速率条件下流体对喷油嘴的冲刷腐蚀问题更加凸显,给柴油机工作的可靠性提出了挑战。应用计算流体力学方法建立气液两相流综合数学模型,借助FLUENT软件对喷油嘴内流体进行数值模拟分析,结果表明选择较大长径比的可缓解冲刷腐蚀。结果可为柴油机喷油嘴结构优化和性能改善提供重要参考。     

混流式喷水推进泵导叶的反问题设计及 数值验证

采用反问题设计方法,在满足设计流量、转速、扬程、推力等参数的条件下对原始导叶进行重新设计,以提高喷水推进泵导叶性能。通过调整叶片载荷分布,构造了前、中、后3种加载形式,获得了相应的导叶形状。使用计算流体动力学方法,在额定工况下对所得导叶进行数值模拟,选择最优结果并在多工况下进行数值计算并验证推力。计算结果表明:前载型导叶流道较短,可有效抑制角区分离,额定工况下导叶效率达到94.95%,喷泵效率较后载型提升2.14%,扬程高出设计参数3.24 m,变工况条件下推力均高出设计要求。计算结果验证了反问题设计方法的可行性及有效性。     

船用柴油机工作过程故障诊断的仿真研究

利用计算机数值计算方法进行了船用柴油机性能故障的仿真计算,通过对各故障下热工参数的特征分析,揭示了热工参数在不同性能故障、不同运行工况和不同航行工况下变化规律,探讨了热工特征参数的优化选择、性能故障的分类和计算机仿真建模等问题,提出了热工参数的相对偏差分析法,并介绍了人工神经网络在船用柴油机故障诊断中的具体应用。     

基于BOOST船用柴油机热工故障仿真研究

利用BOOST仿真软件,建立电控化改造后的4190型柴油机工作过程数学模型。该模型的燃烧放热模块采用MCC燃烧模型,传热模块选用Woschni 1978模型,并用该电控柴油机试验数据验证模型的可靠性。结果表明,仿真计算与实验值误差均在2%以内。在此基础上,结合中速电控柴油机的特点,对柴油机在额定工况下喷油定时故障、喷油器喷孔磨损、单缸停油、中冷器效率下降、压气机效率下降及排气阀关闭定时故障进行仿真计算,探索电控柴油机性能指标与热工参数对不同故障的变化规律,从而为船用中速电控柴油机故障监测、诊断提供可行的依据。     

8V280柴油机平衡方案设计及平衡性能分析

针对8V280柴油机二阶往复惯性力及倾覆力矩难以平衡的问题,通过平衡性能计算对额定转速工况下的柴油机进行双轴平衡方案设计,并基于虚拟样机技术对柴油机的平衡特性进行多方面研究分析。动力学仿真分析发现,计算出的倾覆力矩曲线与理论计算的曲线非常吻合,充分证明了仿真模型与仿真结果的正确性,同时也验证了双轴平衡方案的有效性。在刚柔耦合柴油机模型的基础上,完成了整机振动烈度速度值的仿真测量,其振动情况达到了"容许"级别,进一步体现了双轴平衡方案的平衡效果,也为生产实体样机的可行性提供了可靠的依据。     

船用柴油机转速智能控制系统设计与实现

为保障船用柴油机在不同运行工况以及转速突变情况下的稳定运行,设计船用柴油机转速智能控制系统。该系统的上位机模块,依据柴油机模块中传感器采集的柴油机运行数据,下达柴油机转速智能控制指令,经由CAN总线收发机制,将该指令安全传送至电子调速模块;电子调速模块以电子调速器为主,引入转速自主学习主动抗扰控制模型,控制柴油机模块中的柴油机的循环供油量,以此实现柴油机转速控制。测试结果显示,该系统应用后3种运行工况下的柴油机转速波动率均低于0.03%、瞬时调速率均低于3.34%、恢复额定转速所需时间均低于2.14 s,具备转速控制的动态、快速响应能力,且转速的控制结果与额定的转速结果吻合程度较高。     

船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制仿真

选择性催化还原技术是一种柴油机尾气排放后处理技术。针对船舶柴油机SCR系统非线性、难以建模与控制的特点,分析系统内部的化学反应,根据能量和质量守恒确定各状态量满足的微分方程,建立SCR系统数学模型,并验证其特性。为了实现SCR系统的控制目标,即在保证NH_3逃逸量不超过限定值的前提下,尽可能提高NO_X转化率,以NH_3逃逸量为约束输出,NO_X出口浓度为控制输出,氨喷射量为控制变量,设计了非线性模型预测控制器,实时计算系统所需尿素喷射量。试验仿真表明了非线性模型预测控制器的有效性,稳态工况和瞬态工况下NO_X转化率分别达到了93.803%和91.760%,NH3逃逸量均低于10 ppm,满足Tier Ⅲ标准对船舶柴油机尾气氮氧化物排放的限制。     

船舶柴油机SCR系统尿素喷射控制仿真

选择性催化还原技术(selective catalytic reduction)是一种柴油机尾气排放后处理技术。针对船舶柴油机SCR系统非线性、难以建模以及难以控制的特点,分析系统内部的化学反应,根据能量和质量守恒确定各状态量满足的微分方程,建立SCR系统数学模型,并验证其特性。为了实现SCR系统的控制目标,即保证NH3逃逸量不超过限定值的前提下,尽可能提高NOX转化率,以NH3逃逸量为约束输出,NOX出口浓度为控制输出,氨喷射量为控制变量,设计了非线性模型预测控制器,实时计算系统所需尿素喷射量。实验仿真表明了非线性模型预测控制器的有效性,稳态工况和瞬态工况下NOX转化率分别达到了93.803%和91.760%,NH3逃逸量均低于10ppm ,满足Tier III标准对船舶柴油机尾气氮氧化物排放的限制。     

MAN L48/60CR型主机燃油系统故障

正0引言MAN L48/60CR型主机是一款新型共轨电喷四冲程柴油机,额定转速为500 r/min,额定功率为7 200 k W,采用共轨电子喷射系统,具有优化燃油喷射、降低燃油消耗、减少NO_x排放量等优点。高压共轨系统结构复杂,技术含量高,给轮机管理人员带来较大挑战。此机型在国内船舶装备较少,缺乏