畢業(yè)論文-船舶柴油主機及其透平增壓器配合特性的仿真研究

1、<p>　　本科生畢業(yè)設計（論文）</p><p>　　船舶柴油主機及其透平增壓器配合特性的仿真研究</p><p>　　學院（系）：能源與動力工程學院</p><p>　　專業(yè)班級：能源動力系統(tǒng)及自動化0704</p><p>　　學生姓名： * ** </p><p>　

2、　指導教師： @ @@ </p><p>　　本科生畢業(yè)設計(論文)任務書</p><p>　　學生姓名 *** 專業(yè)班級 能動0704班 </p><p>　　指導教師 @@@ 工作單位 能動學院熱能工程系 </p><p>　　設計(論文)題

3、目: 船舶柴油主機及其透平增壓器配合特性的仿真研究 </p><p>　　設計（論文）主要內(nèi)容：</p><p>　　針對船舶柴油機的流量特性和廢氣透平增壓器工作特性，研究兩者的配合關系；提出配合關系的數(shù)學模型；計算機仿真程序設計。</p><p>　　要求完成的主要任務:</p><p>　　1．收集整理有關船舶柴油主機及其透平增壓器

4、配合特性的技術資料； </p><p>　　2．翻譯一篇與船舶柴油主機相關的英文技術資料；</p><p>　　3．確定船舶柴油主機及其透平增壓器配合特性的數(shù)學模型； </p><p>　　4．完成船舶柴油主機及其透平增壓器配合特性計算機仿真程序設計；</p><p>　　5．提交研究論文。 </p><p>　　要求

5、:1)技術文件字跡清晰、概念正確、計算準確、內(nèi)容完整,設計依據(jù)交待清楚,計量單位及表達正確。</p><p>　　2)圖紙按規(guī)范及國標要求繪制,圖面清晰整潔,內(nèi)容完整,表達正確,字跡規(guī)范,其中至少一張用電腦繪制。</p><p>　　3)外文翻譯譯文不少于6000個漢字,附外文原文復印件,要求譯文忠實于原文,表達流暢。</p><p>　　4)專題論文:不少于300

6、0個漢字。</p><p>　　5)本專業(yè)文獻綜述：閱讀的文獻量最少為20篇，其中英文3篇。</p><p>　　指導教師簽名 @@@ 系主任簽名 </p><p>　　院長簽名(章)_____________ 院(系)蓋章

7、 </p><p>　　武漢理工大學本科學生畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　Abstract2</p><p><b>　　1 緒論3</

8、b></p><p>　　1.1 國內(nèi)外柴油機工作過程模擬計算的現(xiàn)狀與發(fā)展3</p><p>　　2 當前渦輪增壓器的前景分析5</p><p>　　2.1 船舶渦輪增壓器的發(fā)展歷史及當前發(fā)展狀況5</p><p>　　2.2 國內(nèi)增壓器行業(yè)的發(fā)展特點5</p><p>　　2.3我國渦輪增壓器的未來發(fā)

9、展方向6</p><p>　　3 船舶柴油主機及其增壓柴油機的作用與使用方法9</p><p>　　3.1增壓柴油機的作用及其使用方法9</p><p><b>　　3.2使用方法9</b></p><p>　　3.3維護方法10</p><p>　　4 船舶柴油機與渦輪增壓器的匹配

10、11</p><p>　　4.1 船舶增壓器匹配中的主要因素11</p><p>　　4.1.1喘振現(xiàn)象的分析：11</p><p>　　4.1.2增壓器中壓氣機對于匹配的的影響及其機理12</p><p>　　4.1.3 掃氣壓比與增壓系統(tǒng)及運行參數(shù)的關系14</p><p>　　4.2 柴油機渦輪增壓器的匹

11、配16</p><p>　　4.2.1匹配的數(shù)學模型16</p><p>　　4.2.2直接匹配法22</p><p>　　5 渦輪增壓器配合特性的仿真研究26</p><p>　　5.1該過程中的軟件介紹26</p><p>　　5.2工作過程模擬的計算模型26</p><p>

12、　　5.2.1增壓器匹配模擬28</p><p>　　5.2.2氣缸內(nèi)工作過程的數(shù)學模型30</p><p>　　5.2.3放熱規(guī)律曲線的確定方法32</p><p>　　5.2.4換氣過程的基本方程33</p><p>　　5.2.5氣缸內(nèi)的熱交換33</p><p>　　5.2.6氣門的熱交換34<

13、;/p><p>　　5.2.7壁面溫度34</p><p>　　5.2.8渦輪增壓器35</p><p>　　5.3.柴油機主要計算參數(shù)38</p><p><b>　　6 結論39</b></p><p><b>　　參考文獻40</b></p>&l

14、t;p><b>　　致謝42</b></p><p>　　附錄：文獻綜述43</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　渦輪增壓器作為一種高效、節(jié)能、科技含量高的環(huán)保型產(chǎn)品。由于其具有改善汽車發(fā)動機尾氣排放污染、提高發(fā)動機的功率和重量比、提高發(fā)動機的扭矩特性、降低燃油消耗和發(fā)動機噪音等優(yōu)點，所

15、以，增壓發(fā)動機已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車造船和工程機械的標準配置。</p><p>　　本文主要研究了船舶柴油機與渦輪增壓器匹配時的主要問題，如喘振現(xiàn)象的分析等，及其配合特性。</p><p>　　最后，通過對配合特性的分析建立匹配的數(shù)學模型，在數(shù)學模型上實現(xiàn)對于工作過程匹配的模擬。建立柴油機工作過程的數(shù)學模型。</p><p>　　關鍵詞: 船舶柴油機；透平增壓器；柴油機

16、增壓匹配；計算機仿真研究</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The turbocharger is the environmental protection product as an efficient, energy saving, high content of scientific and technological.

17、Since it has improved automobile engine exhaust emission pollution and improve the engine's power and weight ratio, improve the engine's torque characteristic, reducing fuel consumption and engine noise etc, ther

18、efore, turbo engine has become the modern automobile shipbuilding and engineering machinery standard.</p><p>　　This paper mainly studies the Marine diesel engine turbocharger match with the main problems, su

19、ch as surge phenomena and coordination characteristics analysis, etc.</p><p>　　Finally, based on the analysis of the coordination characteristics of the mathematical model, establish matching in mathematics

20、model of the working process of the realization for matching modeling. Establishing the mathematical model diesel working process</p><p>　　Keywords ：Marine diesel engine; Turbine supercharger; Diesel engine

21、turbo matching; Computer simulation</p><p><b>　　主要符號說明</b></p><p>　　—通過壓氣機空氣流量 —壓氣機轉速</p><p>　　—壓氣機進口總壓 —壓氣機進口溫度</p><p>　　—渦輪增壓器總效率

22、 —渦輪膨脹比</p><p>　　—中冷器進口阻力 —流量系數(shù)</p><p>　　—渦輪噴嘴環(huán)面積 —壓氣機等熵效率</p><p>　　—渦輪的機械效率 —增壓后壓比</p><p>　　—增壓后空氣量 —

23、掃氣重疊角</p><p>　　Vs—混合氣體容積流量 Gs—質(zhì)量流量</p><p>　　—發(fā)動機功率 —發(fā)動機熱效率</p><p>　　—燃氣低熱值 —燃氣的密度</p><p>　　—理論體積空燃比 —過量空氣系數(shù)&

24、lt;/p><p>　　—空氣的密度 Vis——混合氣體容積流量</p><p>　　—質(zhì)量流量 i—發(fā)動機增壓器的個數(shù) </p><p>　　N—發(fā)動機轉速 —燃氣發(fā)動機總排量</p><p>　　—掃氣系數(shù)

25、 —進入氣缸混合氣體密度</p><p>　　—增壓后混合氣體密度 —混合氣體壓力</p><p>　　M—壓氣機前混合氣體摩爾質(zhì)量 </p><p>　　T—壓氣機前混合氣體平均溫度</p><p>　　K—混合氣體的絕熱指數(shù)</p><p>　　—壓氣機多變系數(shù)

26、 —渦輪前廢氣平均溫度</p><p>　　—增壓壓力 ——渦輪前壓力</p><p>　　—空氣流率 —燃氣流率</p><p>　　—渦輪前溫度 —渦輪幾何當量面積</p><p>　　—氣缸內(nèi)工質(zhì)質(zhì)量

27、 u—特定內(nèi)能值</p><p>　　—氣缸內(nèi)壓力 V——氣缸容積</p><p>　　—燃燒能量 —氣缸壁面熱損失</p><p>　　α—曲軸轉角 —排氣的焓值</p><p>　　C—碳的質(zhì)量分數(shù)

28、 H—燃油中氫的質(zhì)量分數(shù)</p><p>　　O—氧的質(zhì)量分數(shù) —燃燒開始時的角度</p><p>　　— 燃燒持續(xù)角 —韋伯常數(shù)</p><p>　　—氣缸套溫度 </p><p>　　—活塞到達下止點時氣缸套的溫度</p><p&

29、gt;　　—塞到達上止點時氣缸套的溫度</p><p><b>　　X—相對行程</b></p><p>　　—傳熱因子 —下游溫度</p><p>　　—壓氣機的消耗功率 —壓氣機的排氣焓值</p><p>　　—壓氣機進氣焓值

30、 —壓氣機的等熵效率</p><p>　　— 增壓比 </p><p>　　—壓氣機進排氣的平均定壓比熱</p><p>　　—渦輪功率 —渦輪流量質(zhì)量</p><p>　　—增壓器機械效率 —渦輪進氣溫度</p>

31、<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機仿真已成為分析渦輪增壓柴油機運行</p><p>　　性能的有力工具。渦輪增壓柴油機是一種典型的多系統(tǒng)、多層次的復雜動力裝置，在柴油機實際運行中影響柴油機增壓系統(tǒng)正常運行的因素很多，許多因素又是相互牽連、相互影響的.</p><p>　　對于渦

32、輪增壓器，渦輪增壓是一項新技術，幾十年的發(fā)展歷史有力地表明，渦輪增壓是提高柴油機功率和改善經(jīng)濟性的最有效措施，也是柴油機強化的必然途徑，它已成為當前柴油機發(fā)展的重要方向岡。一臺裝有渦輪增壓器的現(xiàn)代柴油機的效率比不裝渦輪增壓器的柴油機效率高4倍以上。渦輪增壓是使柴油機動力裝置降低成本、縮小體積、減輕重量最成功的方法。增加柴油機進氣密度的方法較多，主要有機械增壓、廢氣渦輪增壓、復合增壓、慣性增壓等，柴油機目前應用最廣泛的增加空氣密度的方法是

33、廢氣渦輪增壓。其基本原理是利用柴油機排出的廢氣的能量，推動增壓器渦輪葉輪旋轉。渦輪葉輪帶動壓氣機葉輪旋轉，對進入氣缸的空氣進行壓縮，提高其壓力，從而提高了空氣密度，增加了空氣量，這就可以燃燒更多的燃料，使平均有效壓力提高，進而提高了柴油機功率，同時還可以改善熱效率，提高經(jīng)濟性，減少排氣中的有害成分，降低噪聲。</p><p>　　1.1 國內(nèi)外柴油機工作過程模擬計算的現(xiàn)狀與發(fā)展</p><p&

34、gt;　　柴油機工作過程的數(shù)值模擬是一個復雜的系統(tǒng)過程，包括對氣體交換過程、壓縮過程、噴霧霧化過程、燃燒過程、膨脹過程和排放物生成過程的模擬。另外，柴油機是一個復雜的幾何體，故難以完全確定各點的不穩(wěn)定邊界條件。這就需要建立各種各樣的物理化學模型使方程簡化。柴油機工作過程模擬的發(fā)展可以追溯到早期用計算機模擬柴油機的放熱規(guī)律。到了60年代中期，計算機的發(fā)展為包括進排氣過程在內(nèi)的整個柴油機工作過程模擬創(chuàng)造了條件。隨后，柴油機缸內(nèi)燃燒模型不斷完

35、善，進排氣系統(tǒng)的數(shù)值求解方法也得到比較大的發(fā)展。尤其到了90年代初，一批商用柴油機工作過程模擬軟件的開發(fā)，如奧地利AVL公司的BOOST，英國Gamma公司的GT Power，美國西南研究所的VIPRE, Ricardo的WAVE及CDAJ的GT-Power 等，標志著柴油機工作過程模擬己經(jīng)達到了實用化的程度。</p><p>　　國內(nèi)，上海交通大學內(nèi)燃機性能學科組在高增壓柴油機性能提高方面進行了持續(xù)的研究，在C

36、IMAC程序的基礎上改編了“柴油機缸內(nèi)及進排氣系統(tǒng)中的工作過程模擬程序”，并提出使用于高增壓四沖程柴油機的五種系統(tǒng):(1)二次進氣系統(tǒng)(SIP系統(tǒng));(2)掃氣旁通系統(tǒng);(3)顧氏系統(tǒng);(4)自動進排氣供油正時系統(tǒng)(AVIEIT系統(tǒng));(5)混合式脈沖轉換器渦輪增壓系統(tǒng)(MIXPC系統(tǒng))。天津大學動力機械及工程學院建立了直噴式增壓中冷柴油機工作過程模型，利用MATLAB編制了直噴式增壓柴油機零維仿真計算程序，對4102BZLQ柴油機工作

37、過程進行了仿真計算。大連海事大學輪機工程學院在CIMAC程序的基礎上改編了“二沖程柴油機工作過程計算程序”，并對大連船用柴油機廠的DALIAN-B& W 5 L60MCE柴油機進行了工作過程模擬計算;又建立了16V240ZJB型柴油機氣缸、排氣管和廢氣渦輪增壓器物理及數(shù)學模型，并進行了變工況模擬計算和計算機仿真。</p><p>　　2 當前渦輪增壓器的前景分析</p><p>

38、　　2.1 船舶渦輪增壓器的發(fā)展歷史及當前發(fā)展狀況</p><p>　　什么增壓器？簡單地說，它就相當于一個鼓風機，將更多新鮮空氣壓入發(fā)動機的燃燒室，改善燃燒效率，從而在不改變發(fā)動機工作容積的情況下提高動力輸出。一臺發(fā)動機上既然可以存在機油泵、汽油泵、水泵、轉向助力泵等用來“搬運”各種液體的設備，為什么不可以再增加一個“空氣泵”呢？不過這聽起來好像很淺顯，將其從理論變?yōu)楝F(xiàn)實的過程可就曲折多了。</p>

39、<p>　　渦輪增壓器是增壓發(fā)動機上的一個關鍵部件，發(fā)展到今天已經(jīng)是一個集電子、新材料及機械等多種學科應用為一體的高科技產(chǎn)品，但它并不是一個新概念，而是有著深遠的歷史淵源1905 年，瑞士工程師波希在德國申請了渦輪增壓器專利。1925 年，德國MAN 公司將渦輪增壓器裝在船上成功地進行了海上試驗。1926年，世界上第一家增壓器公司成立，同年德國DEUTZ公司生產(chǎn)出第一批渦輪增壓柴油機，使柴油機的功率由423kW 提高到55

40、1kW，提高了30%。直到20世紀30和40年代，首先在歐洲，然后在美國，渦輪增壓器才開始大規(guī)模地生產(chǎn)。。20世紀70年代以來，石油危機使能源問題異常突出，各國對節(jié)省能源、提高效率的重視促進了渦輪增壓技術的長足發(fā)展。隨后，世界各國日益重視環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展問題，使渦輪增壓器在汽車發(fā)動機領域獲得了新的發(fā)展。</p><p>　　目前，國內(nèi)增壓器生產(chǎn)企業(yè)呈現(xiàn)幾個趨勢：一是在大陸，獨資、合資企業(yè)生產(chǎn)增壓器的外資企業(yè)正

41、在增點增產(chǎn)。二是生產(chǎn)增壓器的民族工業(yè)正在體制改革，發(fā)展規(guī)劃的順序正在重新排隊，2003年的產(chǎn)量順序大體為Honeywell、Holist、天雁、富源、康躍。三是一大批生產(chǎn)增壓器的民族工業(yè)集中在江蘇、遼寧、山東、浙江等地，可以用“雨后春筍”及“前赴后繼”八個字來描寫。有幾家投資達幾千萬甚至上億元，不惜成本購置先進設備，高薪聘請人才，來勢之猛不可低估。四是有發(fā)展前途的增壓器廠機械加工手段經(jīng)歷了普通車床、數(shù)控機床、加工中心、柔性生產(chǎn)線的過程；

42、兩輪、三殼的毛坯加工工藝也有了很大的改進，不少零件已為外資增壓器廠采購。增壓器性能已接近國際水平。五是專業(yè)化生產(chǎn)勢頭越來越明顯，大而全的生產(chǎn)模式已不適應，這有得于提高產(chǎn)品質(zhì)量，有利于市場競爭。六是開發(fā)自主產(chǎn)品，提高匹配技術，注意產(chǎn)品可靠性已越來越被民族工業(yè)的決策集團所重視。</p><p>　　2.2 國內(nèi)增壓器行業(yè)的發(fā)展特點 </p><p>　　渦輪增壓器的特點在于：通過加強易燃性，提

43、高空氣和燃料的混合比，從</p><p>　　而大幅度提高發(fā)動機的輸出功率，改善經(jīng)濟性，節(jié)約能源；適應不同海拔，補償</p><p>　　高原功率損失，減輕發(fā)動機排氣污染，減少廢氣中的有害氣體成分，降低發(fā)動機</p><p>　　噪聲。增壓與非增壓發(fā)動機相比，在發(fā)動機基本結構不變的情況下，可以大幅</p><p>　　提高功率，降低油耗5%～

44、10%，排放值減少10% 以上。渦輪增壓器普遍應用在</p><p>　　轎車、賽車、卡車、公共汽車、農(nóng)業(yè)機械、船舶、礦業(yè)機械、工程機械、軍用動力、航空和電站中。</p><p>　　(1)迅速響應新技術、新材料、新工藝、新發(fā)明，新產(chǎn)品開發(fā)周期越來越短； (2)增壓器與發(fā)動機一起整體優(yōu)化、電控化，即所謂發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)，更加強調(diào)系統(tǒng)強調(diào)系統(tǒng)綜合效率或總效率； (3)產(chǎn)品結構更加復

45、雜，向小型化方向發(fā)展、且各公司產(chǎn)品結構趨同化； (4)增壓器制造更加專業(yè)化，加工數(shù)控化、生產(chǎn)自動化、設備柔性化； (5)增壓器制造業(yè)經(jīng)濟生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，生產(chǎn)經(jīng)營國際化、全球一體化； (6)世界增壓器制造業(yè)分布呈“三極”狀，即美國、日本與中國，德國與英國（歐洲）各成一極。</p><p>　　2.3我國渦輪增壓器的未來發(fā)展方向</p><p>　　發(fā)展內(nèi)燃機渦輪增壓器要深入研究

46、、解決的有兩大問題：一是要有高效率、高壓比、流量范圍寬廣、可靠性好、壽命長的渦輪增壓器；二是要有能充分利用發(fā)動機排氣能量，避免進排氣干擾和與渦輪增壓器有良好配合的增壓器系統(tǒng)。為此，隨著增壓器技術的不斷提高，渦輪增壓器設計的目趨成熟，新型車用渦輪增壓器將會朝著提高增壓比，增加增壓器效率，減少零件數(shù)，拓寬流量范圍，朝著小型化的方面發(fā)展。 （1）加快混流渦輪的研究。 隨著渦輪增壓器向高速、大容量變化，徑流渦輪的比轉速已達到極

47、限，混流渦輪卻能在徑流渦輪同樣輪徑的情況下，流通能力可增加40%左右。由于混流渦輪葉輪進口傾斜，使氣流在葉輪通道內(nèi)的拐彎損失也大大減少，使混流渦輪在高比轉速下仍能保持較高的效率，混流渦輪的效率比徑流渦輪平均要高5%到8%左右?，F(xiàn)在世界各國增壓器公司在最新車用增壓器產(chǎn)品上，已采用大容量混流渦輪和寬流量范圍的前傾后彎壓氣機來獲得高效率的增壓器性能。 （2）加強可變截面、可調(diào)截面噴嘴的徑流渦輪研究開發(fā)。 目前，在中型載車重車用

48、柴油機上使用旁通放氣的較多，而在輕型、高速發(fā)動機上越來越多采用可調(diào)截面噴嘴增壓器，既能滿足</p><p>　　面對在資本、管理、人才、品牌、技術、質(zhì)量、信息、策略、營銷等方面都占優(yōu)勢的跨國公司，我國增壓器生產(chǎn)企業(yè)應該如何迎接挑戰(zhàn)，投入戰(zhàn)斗。 (1)進一步深化企業(yè)改革，切實轉變經(jīng)營機制，大力推進企業(yè)管理創(chuàng)新，加速推進現(xiàn)代企業(yè)制度建設，加快建立現(xiàn)代企業(yè)制度。 (2)進行產(chǎn)品結構優(yōu)化調(diào)整，形成合理的經(jīng)

49、濟生產(chǎn)規(guī)模，降低研發(fā)和生產(chǎn)成本，發(fā)揮國產(chǎn)增壓器的價格優(yōu)勢。為了降低研發(fā)和生產(chǎn)成本，應著重了解國內(nèi)各柴油機生產(chǎn)廠的產(chǎn)品結構、產(chǎn)量和發(fā)展動態(tài)以便合理的制定本廠的產(chǎn)品結構，達到規(guī)模生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本的目的。 (3)加快企業(yè)技術進步，加快新產(chǎn)品開發(fā)速度。要加強信息、情報工作，縮小與國外先進技術的差距，目前應著手可變渦輪嘴截面增壓器、ＩＥＧＲ增壓器及電輔助增壓器的研究，以滿足汽車動力和進一步排放法規(guī)的要求。 (4)要提高產(chǎn)品質(zhì)量，

50、及時改造和升級換代、淘汰落后產(chǎn)品和工藝，創(chuàng)造出我國自己增壓器的品牌。 (5)建立現(xiàn)代營銷體系，增強開拓市場的能力。要樹立一切為用戶的思想，加強與主機配套廠的聯(lián)系，及時介紹本廠新品開發(fā)狀況，經(jīng)常了解用戶的要求，要做好主機配套廠的生產(chǎn)服務，及時掌握產(chǎn)品</p><p>　　3 船舶柴油主機及其增壓柴油機的作用與使用方法</p><p>　　3.1增壓柴油機的作用及其使用方法</p

51、><p>　　現(xiàn)代柴油機上越來越多地使用了渦輪增壓器，渦輪增壓器能提高發(fā)柴油機功率和改善經(jīng)濟性能。 柴油機使用了渦輪增壓器后發(fā)動機具有升功率高，油耗率低，排污較少,指示功率和有效功率都提高了，也就是提高了機械效率，自然可以明顯改善高負荷區(qū)運行的經(jīng)濟性。渦輪增壓器不僅使功率范圍增大，而且高負荷的經(jīng)濟運行范圍也擴大了。在低負荷區(qū)，渦輪增壓器對經(jīng)濟性沒有明顯改善。渦輪增壓器這一特點，對于經(jīng)常滿負荷高速運轉的重型柴油機汽車十

52、分有利。渦輪增壓器由于滯燃期短，壓力升高率低，可以使燃燒噪音降低。對于中、輕型載貨柴油機汽車及經(jīng)常處于中等負荷或部分負荷運轉的柴油機汽車也是有利的 渦輪增壓器按增壓方式分為廢氣渦輪增壓器、復合式廢氣渦輪增壓器和組合式渦輪增壓器。他們的作用分別如下： （1）、 廢氣渦輪增壓器是利用發(fā)動機排出的具有一定能量的廢氣進入渦輪并膨脹作功，廢氣渦輪的全部功率用于驅動與渦輪機同軸旋轉的壓氣機工作葉輪，在壓氣機中將新鮮空氣壓縮后再送入氣缸。廢氣渦輪與壓

53、氣機通常裝成一體，便稱為廢氣渦輪增壓器。其結構簡單，工作可靠，一般柴油機合理地加裝廢氣渦輪增壓系統(tǒng)后，可提高功率 30% ～ 50% ，降低比油耗 5% </p><p><b>　　3.2使用方法</b></p><p>　?。?）嚴格按照規(guī)程操作，特別在冬季寒冷的早晨啟動柴油機時不要猛轟油門，這對增壓器是致命的損壞；長時間行駛后應避免在高速運轉時熄火，應讓柴油機怠

54、速運轉3-5min、等增壓器降速后再熄火。(2)啟動增壓柴油機時一般要間隔啟動動機2～3次，每次2~5s，以使增壓器浮動軸內(nèi)充滿潤滑油。啟動后應怠速運轉3~5min，使?jié)櫥蛪毫?、溫度正常以后再加負荷。嚴禁采用加速—熄火—滑行的操作習慣，因為機油泵停止工作而中斷潤滑油的循環(huán)后積蓄在渦輪增壓器內(nèi)的熱量得不到散發(fā)，容易導致零件過熱而損壞。(3)避免柴油機長時間怠速運轉。因為怠速時渦輪端的廢氣壓力和壓力機端的空氣壓力較低，低于其間體內(nèi)的潤滑油

55、壓力，加上怠速運轉時渦輪增壓器轉速較低，其內(nèi)所有運動摩擦副都難以形成油膜，易造成渦輪端和壓力機端漏油。</p><p><b>　　3.3維護方法</b></p><p>　　增壓柴油機的維護保養(yǎng)和其它柴油機相似，但應特別注意以下幾點：(1)柴油機工作lO00h后應拆下渦輪增壓器進行技術規(guī)范測量。壓氣機葉輪與機殼之間的最小間隙應>0．1mm，否則應拆檢軸承，必要

56、時更換；同樣，其轉子最大的軸向游動量不得超過0．3mm，否則應檢查止推軸承和游動軸承止推端面的磨損情況。通過間隙測量可以準確地判定渦輪增壓器是否需要維護或更換。(2)柴油機每工作100---150h應清洗一次空氣濾清器、壓氣機葉輪以及壓氣機殼流道表面的污物，以免磨粒進入柴油機氣缸、加劇增壓器的磨損；同時注意及時對渦輪葉輪及殼體中積炭、灰塵和其它污物的清洗，如果環(huán)境灰塵較多應縮短清洗周期。</p><p>　　4

57、 船舶柴油機與渦輪增壓器的匹配</p><p>　　4.1 船舶增壓器匹配中的主要因素</p><p>　　現(xiàn)代柴油機為了提高功率，幾乎都采用了提高進氣壓力的方法，使進入氣缸的空氣密度增加，從而可以增加噴入氣缸的燃油量，以提高柴油機的平均有效壓力和柴油機的有效功率。使用離心式壓縮機的廢氣渦輪增壓器，由于具有排氣量大、效率高、結構簡單、體積小、氣體不受油污染以及正常工況下運轉平穩(wěn)、壓縮氣流無

58、脈動等特點，同時利用了廢氣的能量，提高了柴油機的經(jīng)濟性，在目前的柴油機上有著廣泛的應用。在現(xiàn)代柴油機和增壓器的選配上，根據(jù)壓氣機和柴油機的配合特性，運行配合時所留的余量較小，增壓器或柴油機運行工況稍有變化，極易進入喘振區(qū)而發(fā)生喘振。喘振就是廢氣渦輪增壓器的壓氣機排出壓力，也就是通常所說的掃氣壓力出現(xiàn)劇烈的波動，壓氣機的進氣口出現(xiàn)空氣被周期性地吸進和噴出，同時還伴隨有劇烈的聲響和振動。</p><p>　　4.1.

59、1喘振現(xiàn)象的分析：</p><p>　　1．當壓縮機接近喘振工況時，掃氣箱管道中會發(fā)生周期性的時高時低“呼哧呼哧”的噪聲，就象人在哮喘的時候，喘不過氣來；嚴重的情況下，噪聲大增，在大型柴油機上的聲音頻率比較低，類似于強烈的爆炸音，聽起來讓人膽戰(zhàn)心驚； 在小型機上，比如船舶輔機（發(fā)電柴油機 ）上，因其轉速較快 ，聲音頻率較高，類似于鎯頭敲擊鐵器的聲音；2．喘振時，掃氣壓力和空氣流量會出現(xiàn)周期性的、大幅度的脈動，從而

60、引起掃氣壓力表大幅度地擺動；3．壓縮機的機體、軸承的振動振幅顯著增大，機組發(fā)生強烈的振動，嚴重時會有葉輪葉片的損毀，軸承的燒毀。</p><p>　　不過，船用柴油機在穩(wěn)定工況下,增壓器不會發(fā)生喘振現(xiàn)象,但在某些特殊運行工況下(如大風浪、緊急倒車、加速、減速、突減負荷等)增壓器的壓氣機就會遠離其喘振線限制區(qū)域,產(chǎn)生喘振現(xiàn)象.分析和研究增壓器喘振的特點和影響因素,對改善柴油機與增壓器的匹配性能具有重要意義。<

61、/p><p>　　離心式壓氣機的工作特性</p><p>　　壓氣機與渦輪機同軸相連,構成渦輪增壓器。渦輪機在排氣能量的推動下，帶動壓氣機工作,實現(xiàn)進氣的增壓。在運轉過程中,如果壓氣機處于嚴重的不穩(wěn)定狀態(tài),空氣流量忽大忽小,壓力值劇烈波動, 甚至出現(xiàn)氣體倒流,同時伴隨著壓氣機葉輪產(chǎn)生劇烈振動,并發(fā)出沉重的喘息聲或吼叫聲,這種現(xiàn)象稱為壓氣機的喘振。離心式壓氣機在各種不同的工況下工作時,它的各主要

62、參數(shù)會隨之發(fā)生變化。在不同轉速下壓氣機排出壓力和效率隨空氣流量變化的規(guī)律,稱為離心式壓氣機的特性, 表示這種特性的曲線稱為離心式壓氣機的特性曲線,如圖所示。橫坐標表示流出壓氣機的壓縮空氣的流量,縱坐標表示壓縮空氣排出壓力。曲線1、2、3、4表示轉速分別為5000r/min、4000r/min、3000r/min 和2000r/min時壓氣機排出壓力和效率隨流量變化的規(guī)律。曲線D為等效率線,該曲線上每一點的效率都是相同的。越靠里邊的曲線效

63、率越高,曲線A為最高效率線。壓氣機在每一轉速下的某一流量時有一個最高效率,偏離這個流量,效率就會下降。將各種轉速下的最高效率點連接起來即為最高效率曲線A。把不同轉速下的喘振流量點連接起來得到的曲線稱為喘振線,如圖中B。喘振線B</p><p>　　4.1.2增壓器中壓氣機對于匹配的的影響及其機理</p><p>　　壓氣機 compressor ，燃氣渦輪發(fā)動機中利用高速旋轉的葉片給空氣作

64、功以提高空氣壓力的部件。壓氣機由渦輪驅動，其主要性能參數(shù)有：轉速、空氣流量、增壓比和效率等。壓氣機出口空氣總壓與進口空氣總壓之比稱為壓氣機增壓比，增壓比相同時，理論上所需的壓縮功與實際消耗的機械功之比稱為壓氣機效率。壓氣機可分為離心式與軸流式兩大類，兼有兩類特點的稱為混合式壓氣機。按氣流流入壓氣機轉子葉片的相對速度，壓氣機又可分為亞音速的、跨亞音速的和超音速的三種。</p><p>　　匹配方法：壓氣機與渦輪的匹

65、配主要考慮兩者之間的平衡問題, 即兩者之間的平衡條件為:(1)壓氣機和渦輪轉速相等;(2)當單獨運行的渦輪增壓器在管道無泄露時,通過渦輪廢氣質(zhì)量流量等于空氣質(zhì)量流量與燃氣質(zhì)量流量之和;(3)在增壓器穩(wěn)定運轉時, 渦輪輸出的功率應等于壓氣機消耗的功率及機械損失功率之和。根據(jù)這三個平衡條件完成壓氣機與渦輪的匹配。根據(jù)增壓發(fā)動機的要求,選取設計工況點的參數(shù)、n、之后,參考同類柴油機的絕熱壓縮效率、柴油機的空氣比耗量、充氣系數(shù)與掃氣系數(shù) 之積等

66、值。然后在增壓壓力比系列曲線圖( 增壓器生產(chǎn)廠家提供或可查相關設計手冊),找出接近值的增壓壓力比曲線,并根據(jù)該圖上與值,查出相應的值。然后找出接近值的空氣流量曲線,并在該圖上根據(jù)值及燃氣發(fā)動機的特征參數(shù)Z、、、的值,查出值。再由、值并考慮所配套燃氣機的用途,在增壓器生產(chǎn)廠家提供的壓氣機性能曲線中找出合適的壓氣機型號,并查出設計工況點的及值。</p><p><b>　　壓氣機的主要參數(shù)：</b&g

67、t;</p><p>　　任何一個壓氣機的工作情況都由四個參數(shù)決定，即</p><p>　　1)流過壓氣機的空氣流量;</p><p><b>　　2)壓氣機的轉速;</b></p><p>　　3)壓氣機的進口總壓；</p><p>　　4)壓氣機的進口總溫；</p><p&

68、gt;　　當這四個參數(shù)獨立變化時，壓氣機的性能也隨之變化，如果這四個參數(shù)固</p><p>　　定不變，則壓氣機的工作狀態(tài)也就完全確定了。所以將這四個參數(shù)稱為壓氣機</p><p>　　的工作參數(shù)，而表征壓氣機特性的參數(shù)是增壓比πk;和等嫡效率ηk。</p><p>　　對于壓氣機消耗的功率，根據(jù)四沖程渦輪增壓柴油機的通流特點,假定氣流為一元準穩(wěn)定流動氣流,提出了一

69、種用于分析掃氣壓比與增壓柴油機增壓系統(tǒng)及運行參數(shù)關系的簡化的數(shù)學模型.利用該模型可預測和改善渦輪增壓柴油機的匹配性能，增壓柴油機的渦輪增壓匹配技術是一個相當重要而又復雜的問題,因為它不但影響增壓器的運行,而且直接影響柴油機的增壓性能.對自由渦輪增壓方式而言,在渦輪增壓柴油機正常運行時,渦輪增壓器中的壓氣機與渦輪要滿足以下的能量平衡關系：</p><p><b>　　(4-1)</b><

70、/p><p>　　由式（4-1）可以看出, 要使壓氣機與渦輪保持能量平衡,除要求高的渦輪增壓器總效率</p><p>　　外, 還要求一定的及值, 而它們的組合又影響渦輪進口的溫度. 由式（4-1）整理可得:</p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　假定通過增壓器的氣流為一元準穩(wěn)定流動氣流, 并近

71、似認為:</p><p><b>　??；且</b></p><p>　　則（4-2）式變?yōu)椋?lt;/p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式（4-3）表明。當進氣溫度恒定時，/值（即的大小）決定于壓氣機壓力比，渦輪膨脹比以及渦輪增壓總效率。顯然，渦輪進口溫度的大小，也取決于與

72、的比值，考慮到（為中冷器的進氣阻力），當發(fā)動機運行工況穩(wěn)定時, 的大小與進入氣缸的空氣量及充氣效率有關，而及則表征進入渦輪的氣流參數(shù),，兩者數(shù)值的大小又直接與發(fā)動機的工作過程及熱負荷有關.定義/的大小為掃氣比，顯然/的大小與發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的結構、渦輪增壓器的結構性能以及發(fā)動機的運行參數(shù)有關.</p><p>　　4.1.3 掃氣壓比與增壓系統(tǒng)及運行參數(shù)的關系</p><p>　　根據(jù)增壓

73、柴油機的通流特點, 由于渦輪增壓器的渦輪裝在柴油機排氣總管的出口上, 為便于計算和進行增壓匹配性能的比較, 渦輪進口溫度和壓力可以認為是排氣總管內(nèi)的平均溫度和壓力，在增壓柴油機進氣系統(tǒng)尺寸已經(jīng)確定的情況下進入發(fā)動機的空氣流量為：</p><p><b>　　(4-4)</b></p><p>　　根據(jù)相關文獻，查得：</p><p><b

74、>　?。?-5）</b></p><p>　　式中，為阻力系數(shù)，它與有關，為通流系數(shù)，它與，，有關，而通過渦輪的流量為：</p><p><b>　　(4-6）</b></p><p>　　這里，假設=，這上述的關系可以表示為：</p><p><b>　　(4-7)</b><

75、;/p><p>　　再假設= ，并利用，并將其帶入（4-7），經(jīng)整理得：</p><p><b>　　(4-8)</b></p><p>　　考慮到進氣過程中進氣門的進氣馬赫數(shù)為：</p><p><b>　　（4-9）</b></p><p>　　式中：為氣門處的平均音速，即，

76、為流量系數(shù)。</p><p>　　再把式（4-9）代入式（4-8）， 可得到以下關系式</p><p><b>　　(4-10)</b></p><p>　　由(4-10)可以看出，不僅僅與進排氣系統(tǒng)部件的幾何尺寸和渦輪噴嘴環(huán)尺寸有關,，還與增壓匹配的運行參數(shù)，以及進氣門進氣馬赫數(shù)有關，上式既包括了增壓系統(tǒng)的結構參數(shù)又包括了增壓配合的熱力學參數(shù)

77、。</p><p>　　由內(nèi)燃機原理得知：ηv與Ms的關系如下：當Ms超過0.5時,ηv明顯降低.這清楚地表明,當進行增壓匹配參數(shù)的優(yōu)化時,在選擇氣門結構尺寸時要保證其特征參數(shù)Ms小于0.5在同樣的下,Ms越小的值就越大。渦輪噴嘴環(huán)面積與活塞頂面積F之比是渦輪增壓匹配的一個重要參數(shù)/F與渦輪進口溫度及掃氣壓比都有關系,從式(10)可看出,當其他參數(shù)不變而變小時,也降低.這表明渦輪的通流能力降低了,因此增壓匹配就達

78、不到良好的效果。顯然,在發(fā)動機進排氣系統(tǒng)的結構尺寸和氣門尺寸已定,發(fā)動機運行工況也已確定的情況下,在很大程度取決于渦輪噴嘴環(huán)的尺寸及渦輪進口溫度,亦即若已定,則的大小會影響,從而影響增壓器總效率。</p><p>　　4.2 柴油機渦輪增壓器的匹配</p><p>　　4.2.1匹配的數(shù)學模型</p><p>　　普通渦輪增壓器與柴油機的匹配是根據(jù)發(fā)動機結構參數(shù)，壓

79、氣機和渦輪特性，設計點性能指標(轉速、平均有效壓力、比油耗、排溫)等來進行的，可建立如下匹配模型:</p><p>　　（1）為使噴入柴油機的燃油更好的燃燒，可先假定一個合理的過量空氣系數(shù)，其值的選取可參照同類己投入運行柴油機在油耗率、排放都較低時的過量</p><p>　　空氣系數(shù)范圍內(nèi)選取，一般在2.0左右，根據(jù)柴油機運行功率，估算空氣質(zhì)量</p><p>　　

80、流量及燃氣質(zhì)量流量:</p><p>　　由柴油機原理可得： （4-11）</p><p>　　式中：—燃油消耗質(zhì)量流量 kg/s</p><p><b>　　—過量空氣系數(shù)</b></p><p><b>　　—掃氣系數(shù)</b></p>

81、<p><b>　　—理論空燃比</b></p><p>　　在無旁通裝置時，通過渦輪的燃氣流量功:就等于排氣流量，即為空氣流量和燃油消耗量之和，即：</p><p><b>　　（4-12）</b></p><p>　?。?）選取一定的增壓壓力，估計渦輪前的壓力，作初值進行工作過程計算：對于增壓壓力的選取，

82、先由發(fā)動機轉速n，計算充入氣缸的空氣容積流量：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中：—充入氣缸的空氣容積流量</p><p><b>　　—發(fā)動機轉速</b></p><p>　　—與一臺壓氣機相連的氣缸數(shù)</p><p><b&

83、gt;　　—氣缸工作容積</b></p><p>　　—沖程數(shù)，四沖程為4，二沖程為2</p><p>　　—充氣系數(shù)，對四沖程柴油機，為0.9~1.05</p><p>　　它隨增壓壓力的升高而略有升高，假定它在這一范圍內(nèi)與增壓壓力成正比，由此帶來的誤差很小。由上式與（4-11）聯(lián)立可得：</p><p><b>　　

84、（4-14）</b></p><p>　　再由氣體狀態(tài)方程，充入氣缸的空氣壓力為：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　其中為氣缸入口處的溫度</p><p>　?。?）求渦輪前的滯止溫度：</p><p>　　定壓增壓系統(tǒng)中，柴油機排氣總管中的平均溫

85、度即為渦輪前的燃氣平均溫度，因此可由柴油技工作循環(huán)的熱平衡方程求算渦輪前的燃氣平均滯止溫度。工作循環(huán)中加入的熱量為燃料的化學能及吸入增壓空氣的熱量成；指示功、與外界的傳熱量，系統(tǒng)內(nèi)所儲存能量的增加為0，用熱力學第一定律，并考慮到中冷器的傳熱量，可得：</p><p><b>　　(4-16)</b></p><p>　　式中，—渦輪前燃氣的平均滯止溫度</p&g

86、t;<p><b>　　—循環(huán)指示功</b></p><p>　　—每循環(huán)工質(zhì)通過氣缸壁的傳熱量</p><p>　　—每循環(huán)工質(zhì)通過排氣管壁的傳熱量</p><p><b>　　—空氣定壓比熱容</b></p><p><b>　　—燃氣定壓比熱容</b><

87、;/p><p>　　（4）由及在壓氣機特性曲線上確定運行點，得到壓氣機等嫡效率和增壓器轉速。增壓比由，求得。</p><p>　?。?）估計渦輪前的壓力，的初值可由下式來估?。?lt;/p><p><b>　?。?-17）</b></p><p><b>　　大氣溫度</b></p><

88、p><b>　　渦輪增壓器綜合效率</b></p><p><b>　　渦輪增壓器綜合效率</b></p><p>　　由膨脹比,和轉速,計算渦輪的速比</p><p>　　通常把工作葉柵的輪周速度u與噴嘴出口的氣流速度的比值稱為速度比：</p><p><b>　?。?-18）&l

89、t;/b></p><p>　　由能量守恒方程及等熵理論，得到噴嘴出口理論出口速度為：</p><p><b>　?。?-19）</b></p><p><b>　　(4-20)</b></p><p>　　—渦輪前燃氣絕熱指數(shù)</p><p><b>　　—

90、重力加速度</b></p><p><b>　　—工作葉輪平均直接</b></p><p>　?。?）由，在渦輪特性曲線上尋找運行點，得到渦輪等熵效率和流量數(shù).</p><p>　　(7) 根據(jù)增壓器能量平衡方程式：</p><p><b>　?。?-21）</b></p>

91、<p>　　式中：—渦輪增壓器的綜合效率</p><p><b>　　軸流渦輪特性圖</b></p><p>　?。?）將與比較，如果<,說明渦輪提供的能量偏小，此時應減小渦輪流動截面,以使渦輪前的壓力升高，因此可根據(jù)渦輪功和壓氣機功的差值來修正，將的修正值代替原來的初值，重新計算，直到渦輪增壓器的能量平衡和質(zhì)量平衡都滿足為止。</p>

92、<p>　?。?）以滿足能量平衡的和滿足能量平衡的，按下式求得渦輪增壓器幾何流動截面</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　式中：—渦輪進氣口氣體密度，可由進氣口參數(shù)得到</p><p>　　（10）確定后 ，還需檢查最后計算的性能參數(shù)與設計點規(guī)定的性能參數(shù)是否相等，如不符，改變供油量，并重復整個計算

93、過程直到全部滿足為止。</p><p>　　軸流式渦輪的流量特性圖</p><p>　　柴油機的功率和轉化燃料熱能的多少與供入氣缸內(nèi)空氣的充量成正比．在氣缸容積和柴油機轉速不變的條件下，空氣充量與空氣密度成正比。因此，對進入氣缸前的空氣進行預壓縮以提高柴油機的功率，即增加渦輪增壓器。該項技術得到了廣泛的應用。渦輪增壓器的使用通過提高柴油機的機械效率、指示功率和改善燃燒過程來改善柴油機的動力

94、性、經(jīng)濟性和排放性能。但同時加重了柴油機的機械負荷和熱負荷，所以匹配渦輪增壓器需要在二者之間尋找最佳折中。渦輪增壓器是利用柴油機排出的部分廢氣能量，通過渦輪驅動壓氣機使空氣增壓的裝置。目前,渦輪增壓器已成為獨立的、標準的部件，其型號、規(guī)格的系列化和變形產(chǎn)品基本上涵蓋了柴油機的所有需求。除非在一些特殊場合需要自行研制增壓器外。大多數(shù)屬于匹配中的選擇。常用的匹配方法有圖解法和模擬計算法。圖解法是根據(jù)柴油機與渦輪增壓器的不同參變量制成的圖族線

95、，依據(jù)它們的不同運行參數(shù)，在圖族線上找出它們的平衡點，即匹配點(設計點)，以及不同工況下(如外特性)的運行線。圖解法具有簡單、醒目的特點。當參數(shù)變化(如渦輪增壓器的某些參數(shù)、環(huán)境條件、柴油機轉速、負荷等)不涉及到缸內(nèi)工作過程時，利用聯(lián)合運行的圖解法最方便。</p><p>　　中小型柴油機渦輪增壓強化時, 由于管路簡單、費用低, 故通常都采用直接配試法, 即根據(jù)估算出的增壓后所需的空氣量增壓比來初選增壓器, 直接

96、配機。然而, 柴油機、增壓器這兩元件的任一元件結構參數(shù)的變化, 均影響到它們的工作參數(shù)。有時, 增壓柴油機性能上所發(fā)生的問題, 是因增壓器引起的, 還是因柴油機引起的, 較難辨別。其中存在著對某一元件的調(diào)整要達到預期的效果, 卻被所帶來的另一元件工作參數(shù)的變化所干擾, 從而使得現(xiàn)象復雜起來了。</p><p>　　4.2.2直接匹配法</p><p>　　a．初選增壓器，可用以下通常的計算

97、法或圖表法, 確定增壓后柴油機所需要的壓比和空氣量。</p><p>　　計算法：…………………… （4-23）</p><p>　　——輕柴油1.43kg空氣/kg 燃料</p><p>　　——四沖程柴油機1.05—1.2</p><p>　　——增壓柴油機1.7—2.1</p><p>

98、　　…………………………………… （4-24）</p><p>　　——四沖程柴油機0.75—0.95</p><p>　　——大氣狀態(tài)20攝氏度，=1.19kg/</p><p>　　——（273+60~70）,低，中增壓取60~70</p><p>　　圖表法：由空氣比好量概念，</p><p&

99、gt;　　代入及 (4-25)</p><p><b>　　得：</b></p><p>　　……………………………………………… （4-26）</p><p>　　——高速四沖程柴油機4.2一5.2k空氣/馬力·小時</p><p><b>　　

100、——掃氣重疊角</b></p><p>　?。?-25）式中系由壓氣機絕熱效率公式求得,:</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　?。簤簹鈾C絕熱效率，給定0.7</p><p>　　增壓度高，高、轉速低時分別取的高限值，根據(jù)（4-25），（4-26）給出一些列值，列出~關系曲線

101、，已知增壓后柴佃機的，可由圖查出值。</p><p><b>　　~關系圖</b></p><p>　　已知：………………………… （4-28）</p><p>　　由（4-25），（4-26），（4-27）式列出~關系曲線，如圖</p><p><b>　　~關系曲線</b&

102、gt;</p><p>　　已知柴油機的增壓度可求出，由圖一查得，由圖二查得，根據(jù)增壓器流量框圖，選擇增壓器型號，要求工作點離增壓器喘振線距離為，個別情況也可以20%，并處于高效率區(qū),見下圖。</p><p>　　增壓器壓氣機流量框圖</p><p>　　5 渦輪增壓器配合特性的仿真研究</p><p>　　5.1該過程中的軟件介紹<

103、;/p><p>　　MATLAB是由美國MATHWORKS公司發(fā)布的主要面對科學計算、可視化以及交互式程序設計的高科技計算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計算、科學數(shù)據(jù)可視化以及非線性動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強大功能集成在一個易于使用的視窗環(huán)境中，為科學研究、工程設計以及必須進行有效數(shù)值計算的眾多科學領域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設計語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當今國際

104、科學計算軟件的先進水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學軟件。它在數(shù)學類科技應用軟件中在數(shù)值計算方面首屈一指。MATLAB可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應用于工程計算、控制設計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設計與分析等領域。</p><p>　　AVL BOOST軟件簡介</p><p>

105、;　　AVL李斯特內(nèi)燃機及測試設備公司是全球規(guī)模最大的從事內(nèi)燃機設計、開發(fā)、動力總成研究分析以及有關測試系統(tǒng)和設備開發(fā)制造的完全獨立的私有公司。AVL BOOST是一個為建立整臺發(fā)動機的模型而開發(fā)的一套模擬程序。它不僅可以在設計階段預測發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)性能，而且還可以分析發(fā)動機的熱力學過程。模擬的目標是減少在昂貴的試驗臺架上的投資，并且可以在計算機上用一種或更多種能應用于實際的產(chǎn)品更換原來的機型。它可以進行一維發(fā)動機工作過程模擬(包括實際循

106、環(huán)模擬、換氣過程模擬)計算，使用戶建立一個完整的發(fā)動機模型(包括各種附件，例如空氣濾、EGR系統(tǒng)等)，進行發(fā)動機穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)性能方面計算，同時可以優(yōu)化進、排氣系統(tǒng)等一些影響性能的主要零部件的設計。該軟件可以應用在下列范圍:各種發(fā)動機草案的對比;在不損害功率輸出，扭矩和燃油消耗的情況下優(yōu)化組件的幾何形狀，例如進氣系統(tǒng)，排氣系統(tǒng)，氣門尺寸等;優(yōu)化氣門正時和凸輪型線;增壓系統(tǒng)的設計;消音器的設計;聲學;</p><p>

107、　　5.2工作過程模擬的計算模型</p><p>　　柴油機工作過程的數(shù)學模擬，是對柴油機這個復雜系統(tǒng)的功能描述，它描</p><p>　　述了系統(tǒng)狀態(tài)在母系統(tǒng)(以發(fā)動機或發(fā)動機組為動力裝置稱為發(fā)動機的母系統(tǒng))或外界影響下變化的情況。通過這種功能的描述可以解決發(fā)動機設計方案論證、性能預測和診斷、尋求最優(yōu)解及對樣機的研究改進等項工作，具體來說就是:</p><p>　

108、　a.選型論證計算。在設計的早期階段用來論證、比較發(fā)動機的循環(huán)方案，以確定發(fā)動機最佳設計參數(shù)或方案(例如發(fā)動機缸徑、轉速、平均有效壓力和增壓方式等)。</p><p>　　b.預測發(fā)動機性能。</p><p>　　c.設計參數(shù)的優(yōu)化。</p><p><b>　　d.診斷型計算。</b></p><p>　　e預測發(fā)動機

109、可靠性。</p><p>　　柴油機工作過程數(shù)值計算的上述功能，體現(xiàn)了它在柴油機設計和研究中的重要地位和作用。盡管它有許多長處，但仍存在一些不足。首先，目前它仍離不開物理模型，因為一般要借助于物理模型或相似模型的研究來建立和檢查數(shù)學模型，并需要通過實驗來確定一些邊界條件和系數(shù)，因此它還不是一種獨立的研究手段。其次，由于柴油機工作過程的復雜性，因此它還不能準確、詳盡地描述出實際過程各階段的物理現(xiàn)象和本質(zhì)。由于對某些

110、復雜過程還不夠了解，因此建立數(shù)學模型之前首先要對實際系統(tǒng)進行概括和抽象，引用己知的物理定律，通過某些假設略去次要因素以突出主要過程。計算中有的還須借助經(jīng)驗或半經(jīng)驗公式，使計算得以進行，這些都使計算結果與實驗結果有一定偏差，從而也增加了數(shù)值解法帶來的誤差。再有，有些計算所采用的經(jīng)驗公式(例如滯燃期、傳熱系數(shù)等)都是來自不同條件和不同類型發(fā)動機的實驗結果，還不能通用，使用時要恰當選擇，否則將得不到好的結果?？傊?，盡管柴油機工作過程數(shù)值計算目

111、前仍存在某些不足，但是由于它在柴油機研究中的特殊地位和廣泛用途，仍使其不失為柴油機性能和實驗研究的一個有力工具。隨著計算技術的發(fā)展，大容量高速計算機的不斷更新迭代，必將使這一</p><p>　　柴油機工作過程模擬是一種現(xiàn)代化的計算研究方法,同傳統(tǒng)的人工計算分析方法相比,具有顯著的優(yōu)越性和合理性。傳統(tǒng)的柴油機工作過程計算一般是根據(jù)傳統(tǒng)的設計程序,并結合理論計算和必要的試驗數(shù)據(jù)進行的。由于對實際過程進行了大量的簡化

112、,所以只能是一種粗略的估算,對柴油機的研制開發(fā)所起的作用十分有限。柴油機工作過程模擬是對柴油機工作過程各個階段的數(shù)學描述,利用數(shù)學模型預測新設計或改型的發(fā)動機性能,不僅降低了研究費用,節(jié)省了人力物力,縮短了開發(fā)周期,而且能達到使發(fā)動機結構參數(shù)和性能參數(shù)優(yōu)化的目的,因而越來越受到人們的青睞。自上世紀60 年代以來,計算機技術的發(fā)展給柴油機工作過程的研究增添了活力,使柴油機復雜的燃燒過程預測成為可能。迄今,人們已經(jīng)提出了許多柴油機及汽油機燃