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新型船用中速柴油机性能优化设计

孙洪杰  
【摘要】:四冲程中速柴油机既可以作为发电柴油机,也可以作为主推进动力装置广泛应用在船舶上。中速柴油机的性能优化可提升我国船舶柴油机的设计与制造水平。中速柴油机工作过程数值计算可以为柴油机的性能提高提供指导,故障仿真研究可以为柴油机的故障判断提供依据,有利于柴油机使用寿命的延长;配气机构的多体动力学仿真计算可以通过虚拟样机判断是受力与运动的合理性,降低生产成本;燃油喷射系统的性能优化可以为其工作性能的提高提供设计依据。论文的主要研究工作如下: (1)建立了船用中速柴油机零维数值模型,通过试验验证了模型的正确性。在此基础上建立了CM-6L21/32型柴油机的计算模型,获得柴油机气缸压力示功图、进排气口的气体流量曲线和负荷特性曲线,并通过了试验验证了模型的正确性。对CM-6L21/32型柴油机进行了8种故障仿真计算,提取了14个性能参数来反映柴油机性能,仿真结果表明不同故障对性能参数的影响不同,为柴油机的故障预测提供了重要依据。 (2)利用MSC.ADAMS/Engine软件建立了船用中速柴油机配气机构运动学和动力学仿真模型,动力学参数主要包括:气阀和气阀座之间,凸轮和挺柱之间以及气阀和摇臂座之间的接触应力;运动学参数主要包括:气阀的位移、速度和加速度。经过于同类机型的比较分析,其计算结果在允许的误差范围之。 (3)利用AVL Hydsim软件建立了船用中速柴油机燃油喷射系统的工作过程仿真模型。通过改变喷油泵柱塞直径、高压油管长度及内径、喷孔数、喷孔内径等主要参数,分析了其对燃油喷射系统中针阀升程、喷油量和燃油喷射压力等参数的影响,为其性能优化提供理论依据。


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