船舶余熱利用主柴油機(jī)調(diào)制計(jì)算及性能優(yōu)化.pdf

1、隨著國(guó)際海事組織IMO將EEDI(Energy Efficiency Design Index，新船能效設(shè)計(jì)指數(shù))作為考核船舶運(yùn)行能耗高低的一個(gè)指標(biāo)，以及燃料價(jià)格的持續(xù)上漲，大功率二沖程柴油機(jī)余熱利用技術(shù)已成為船舶領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為提高整個(gè)系統(tǒng)的能量利用效率，掌握主柴油機(jī)調(diào)制方法，主機(jī)、余熱鍋爐及動(dòng)力渦輪等之間的匹配特性成為整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。
　　本論文以MAN6S50ME-C8.2二沖程低速柴油機(jī)為研究對(duì)象，首先建立了柴油機(jī)各

2、個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，采用零維模型建立了缸內(nèi)工作過(guò)程的計(jì)算模型；采用一維非定常流動(dòng)模型對(duì)進(jìn)、排氣管中的氣體流動(dòng)進(jìn)行建模；根據(jù)渦輪增壓器匹配工作的平衡條件等，建立了增壓器的數(shù)學(xué)模型等。
　　其次，采用內(nèi)燃機(jī)工作過(guò)程專用仿真軟件GT-Power建立了整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程仿真模型，并根據(jù)MAN6S50ME-C8.2柴油機(jī)氣缸壓力試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證以及進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)特性驗(yàn)證計(jì)算。結(jié)果表明，無(wú)論是在額定負(fù)荷，還是部分負(fù)荷，仿真結(jié)果與試

3、驗(yàn)數(shù)據(jù)具有較好的一致性，從而驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。在主機(jī)仿真模型的基礎(chǔ)上，基于簡(jiǎn)化的邊界條件和動(dòng)力渦輪仿真模型，進(jìn)一步建立了WHR柴油機(jī)仿真模型，通過(guò)調(diào)整柴油機(jī)定時(shí)和渦輪增壓器進(jìn)行了主機(jī)調(diào)制計(jì)算，研究分析了發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)變化、渦輪增壓器調(diào)整，對(duì)主機(jī)性能的影響，并對(duì)WHR主機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化。分析了可變幾何動(dòng)力渦輪與可調(diào)旁通對(duì)主機(jī)調(diào)制的影響。
　　最后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)與WHR主機(jī)的排放及熱平衡進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，WHR主機(jī)的NOx排放較標(biāo)