船舶柴油机涡轮增压器配合及计算机仿真研究

发布时间：2017-05-20 01:03

  本文关键词：船舶柴油机涡轮增压器配合及计算机仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着计算机技术的不断发展,计算机仿真已成为分析涡轮增压柴油机运行性能的有力工具。涡轮增压柴油机是一种典型的多系统、多层次的复杂动力装置,在柴油机实际运行中影响柴油机增压系统正常运行的因素很多,许多因素又是相互牵连、相互影响的。本文是选用船舶柴油机8L23/30作为仿真对象,对涡轮增压四冲程主柴油机热力过程进行大量模拟计算,来探索其增压系统的运行性能。 首先,本文阐述了压气机与涡轮机的基本特性,并且介绍了网格法和分析计算法对压气机和涡轮机的特性曲线的数值表示,然后对涡轮增压器与柴油机的匹配进行了数学建模。 其次,基于AVL BOOST,把8L23/30涡轮增压中冷柴油机划分为柴油机气缸、柴油机进气管、排气管、废气涡轮增压器、空气中间冷却器等五个独立的子系统,结合四冲程主柴油机的实际工作过程,对其数学模型(包括:燃烧模型、进排气模型、排气管模型、废气涡轮增压器模型、中冷器模型等)采用理想的模拟算法,反复调试后得到合理正确的整机仿真模型。 最后,应用整机仿真模型,对影响涡轮增压柴油机增压系统正常运行的部分故障(包括:空冷器空气侧脏污、空冷器冷却能力下降、涡轮增压器效率下降、喷油系统故障导致排气温度升高、进气阀堵塞、排气阀堵塞、涡轮排气受阻、海域温度的变化影响)进行大量模拟计算,对反映四冲程主柴油机性能的主要参数(燃油消耗率、气缸排气温度、有效功率、平均有效压力、最大爆发压力等)进行了计算分析,找出影响主柴油机性能主要参数的变化规律,能够较好的识别涡轮增压系统故障模式及严重程度,以便能够更好的维护管理柴油机和优化柴油机的性能。
【关键词】：船舶柴油机 仿真 故障模拟 AVL BOOST
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 引言13-15
• 1.2 国内外研究现状15-22
• 1.2.1 国内外建模与仿真的动态15-16
• 1.2.2 国内外柴油机工作过程模拟计算的现状与发展16-22
• 1.3 本文的主要工作22-23
• 第2章 涡轮增压器与柴油机的匹配计算23-39
• 2.1 压气机的稳流特性23-27
• 2.1.1 压气机的主要参数23-25
• 2.1.2 压气机消耗的功率25
• 2.1.3 压气机出口的空气温度25
• 2.1.4 压气机的稳流特性25-27
• 2.2 压气机特性曲线的数值表示27-30
• 2.2.1 网格法27-28
• 2.2.2 分析计算法28-30
• 2.3 涡轮的稳流特性30-33
• 2.3.1 涡轮的主要工作参数30-31
• 2.3.2 涡轮的特性曲线31-33
• 2.4 涡轮增压器与柴油机的匹配模型33-39
• 第3章 8L23/30柴油机一维数值模拟39-67
• 3.1 AVL BOOST软件简介40-41
• 3.2 整机工作过程模拟的计算模型41-60
• 3.2.1 缸内模型41-42
• 3.2.2 燃烧模型42-47
• 3.2.3 换气过程及基本方程式47-48
• 3.2.4 进出口的质量流量48-49
• 3.2.5 扫气模型49-50
• 3.2.6 活塞的运动50
• 3.2.7 传热模型50-52
• 3.2.8 进排气口的热传导模型52-53
• 3.2.9 充气室模型53-54
• 3.2.10 连接模型54-55
• 3.2.11 涡轮增压器模型55-56
• 3.2.12 空冷器的计算56-57
• 3.2.13 管道模型57-58
• 3.2.14 平均机械损失压力58-60
• 3.2.15 其他60
• 3.3 8L23/30柴油机主要技术参数60-62
• 3.4 建立整机模型62-63
• 3.5 输入参数63
• 3.6 模拟计算结果及分析63-67
• 第4章 8L23/30柴油机故障模拟67-86
• 4.1 故障模拟的原理67-68
• 4.2 空冷器空气侧脏污68-69
• 4.3 空冷器冷却能力下降69-70
• 4.4 涡轮增压器效率下降70-73
• 4.5 喷油系统故障导致排气温度升高73-75
• 4.6 进气阀堵塞75-77
• 4.7 排气阀堵塞77-79
• 4.8 涡轮排气阻力的影响79-82
• 4.9 海域温度的影响82-84
• 4.10 本章小结84-86
• 第5章 结论和展望86-88
• 5.1 全文总结86
• 5.2 下一步的工作和展望86-88
• 参考文献88-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间所发表的论文92

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本文编号：380309