船機槳匹配設計與冷卻系統(tǒng)優(yōu)化研究.pdf

1、柴油機是船舶的主要動力來源，螺旋槳是推進船舶前進的執(zhí)行機構，二者性能的好壞以及匹配效果如何將直接影響到船舶的營運經濟性能和航行安全性能；船舶冷卻系統(tǒng)是柴油機高溫受熱部件正常、高效運行的重要保證，冷卻系統(tǒng)的設計與選型適當與否將直接決定主機功率能否充分發(fā)揮。因此，船舶機槳匹配研究和冷卻系統(tǒng)研究越來越受到世界造船業(yè)和航運業(yè)的重視，成為船舶科技領域的重要課題之一。 目前常用的螺旋槳圖譜匹配設計涉及大量圖、表及繁多復雜的計算公式，并且各圖

2、表有特定的適用范圍，不利于設計應用和推廣；船舶冷卻系統(tǒng)中冷卻水流量、水泵排量等主要依據主機標定點設計，而船舶在實際航行過程中主機主要運行在部分負荷狀態(tài)，這樣就造成了冷卻能力過剩，冷卻水溫度過低，影響主機性能的發(fā)揮。為此，本論文以中速小功率船舶柴油機為研究對象，以船舶機槳匹配與冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設計為題進行船舶動力系統(tǒng)匹配設計研究，主要內容有： (1)船舶機槳匹配設計計算平臺的建立本論文基于船舶能量平衡問題分析，推導螺旋槳與船舶柴油機之

3、間能量傳遞關系，分析螺旋槳與柴油機的匹配設計。根據螺旋槳圖譜設計理論，依據荷蘭船模1973～1975年整理完成的B型螺旋槳新圖譜，參照母型船阻力特性曲線和螺旋槳尺寸計算設計船舶主機功率，考慮適當修正選擇主機型號；根據選擇的主機參數校核計算螺旋槳尺寸和船舶最大航速。進行匹配設計后螺旋槳空泡校核、船舶航行特性分析及主機性能分析。建立船舶機槳匹配設計與分析計算平臺，并以200t駁船為例驗證計算平臺的有效性和精確性。 (2)船舶冷卻系統(tǒng)

4、優(yōu)化分析本文基于傳熱理論計算氣缸壁在主機全負荷工況和部分負荷工況時熱負荷的變化規(guī)律，分析定流量冷卻和變流量冷卻對氣缸壁溫度的影響，提出實現變流量的設計方法。分析中冷器熱負荷隨環(huán)境溫度、進氣流量、主機工況的變化規(guī)律，提出根據船舶航行環(huán)境、主機使用工況的中冷器控制方法。基于換熱器基本理論設計海淡水換熱器計算、校核框圖，為船舶冷卻系統(tǒng)設計平臺提供了計算基礎。根據主機散熱量和熱負荷設計海水泵選型計算流程，并基于航行環(huán)境的變化規(guī)律和航行經濟性提出