柴油動(dòng)力系統(tǒng)具有適應(yīng)性好、成本低、熱效率高等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為船舶工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最多的推進(jìn)系統(tǒng),特別是大功率低速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。本文的研究對(duì)象是一種低速二沖程大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī),由于柴油動(dòng)力系統(tǒng)在工作過程中可能遇到不同的載荷,因此,本文重點(diǎn)討論多工況下的二沖程柴油機(jī)推進(jìn)裝置與船舶的動(dòng)力學(xué)特性,并對(duì)6S35MC型柴油機(jī)與輪機(jī)操作系統(tǒng)的性能進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

低速二沖程柴油機(jī)的輸出功率曲線圖Fig.3Outputpowercurveoflowspeedtwostrokedieselengine

同工況下船舶對(duì)于功率的需求，目前，大型船舶的柴油動(dòng)力系統(tǒng)由螺旋槳、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、調(diào)速器、冷卻器、渦輪增壓器、進(jìn)氣管路和排氣管路組成，如圖1所示。圖1大型船舶的柴油動(dòng)力系統(tǒng)原理圖Fig.1Schematicdiagramofdieselpowersystemforlargeships當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，渦輪增壓器通過進(jìn)氣管路和冷卻器向柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸泵入氣體，同時(shí)燃油管路向氣缸噴射燃料。柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過調(diào)速器傳遞到螺旋槳，產(chǎn)生船舶推進(jìn)的動(dòng)力。低速二沖程柴油機(jī)在運(yùn)行過程中關(guān)鍵參數(shù)如下：1）熱量交換dQtdφdQwdφ二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量包括燃油熱效率和二沖程氣缸的散熱率，整體熱交換公式為：∑dQdφ=dQtdφ+dQwdφ。(1)式中φ為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的轉(zhuǎn)角。2）機(jī)械功機(jī)械功是指發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的功，公式如下：∑dWdφ=P0dVtdφ。(2)式中：P0為氣缸內(nèi)的壓力；Vt為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的容積。3）質(zhì)量交換產(chǎn)生的能量h0dm0dφh1dm1dφh2dm2dφ假定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)的進(jìn)氣能量為，渦輪增壓泵入氣缸的氣體能量為，氣缸一次做功條件下排出的廢氣能量為，則整個(gè)過程質(zhì)量變化導(dǎo)致的能量變化為：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二沖程柴油機(jī)的多工況推進(jìn)裝置數(shù)學(xué)建模與輪機(jī)操作仿真2.1低速二沖程柴油機(jī)的多工況推進(jìn)裝置數(shù)學(xué)建模柴油動(dòng)力系統(tǒng)的任務(wù)是將柴油氣缸和活塞產(chǎn)生的機(jī)械功傳遞到螺旋槳上，螺旋槳進(jìn)而推進(jìn)船體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，典型的多工況船機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型如圖2所示。圖2典型的船機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型圖Fig.2T

2dφ假定柴油發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)氣缸內(nèi)的進(jìn)氣能量為，渦輪增壓泵入氣缸的氣體能量為，氣缸一次做功條件下排出的廢氣能量為，則整個(gè)過程質(zhì)量變化導(dǎo)致的能量變化為：∑Q=h0dm0dφ+h1dm1dφ+h2dm2dφ。(3)2低速二沖程柴油機(jī)的多工況推進(jìn)裝置數(shù)學(xué)建模與輪機(jī)操作仿真2.1低速二沖程柴油機(jī)的多工況推進(jìn)裝置數(shù)學(xué)建模柴油動(dòng)力系統(tǒng)的任務(wù)是將柴油氣缸和活塞產(chǎn)生的機(jī)械功傳遞到螺旋槳上，螺旋槳進(jìn)而推進(jìn)船體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，典型的多工況船機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型如圖2所示。圖2典型的船機(jī)動(dòng)態(tài)特性模型圖Fig.2Typicaldynamiccharacteristicmodelofshipengine建立多工況船機(jī)動(dòng)態(tài)特性方程為：π30I0dNodt=MrMsMt,(4)I0NoMrMsMt式中：為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與螺旋槳的理論轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；為螺旋槳的轉(zhuǎn)速；為柴油機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩；為螺旋槳工作過程中海水產(chǎn)生的阻力轉(zhuǎn)矩；為機(jī)械傳遞過程的損失轉(zhuǎn)矩。二沖程柴油機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程如下：Mr=HggN02π,(5)式中，Hg為柴油機(jī)的燃燒熱值。本文研究的柴油機(jī)類型為6S35MC型柴油機(jī)，共有6個(gè)氣缸，每個(gè)氣缸輸出轉(zhuǎn)矩如下式：Me=P0Rsinα+λsin2α2√1λ2sin2α。(6)RP0αλ式中：為二沖程柴油機(jī)氣缸曲柄的半徑；為氣缸內(nèi)作用在活塞上的壓力；為氣缸曲軸的轉(zhuǎn)角；為能量損失系數(shù)。柴油主機(jī)動(dòng)力裝置在多工況下的負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸出方程為：MP=KPρN20Ms5。(7)ρKP式中：為海水的密度；為負(fù)載海水對(duì)螺旋槳的阻力。2.2二沖程柴油機(jī)推進(jìn)裝置的輪機(jī)操作仿真輪機(jī)操作系統(tǒng)直接控制船舶動(dòng)力裝置的運(yùn)行?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大型低速二沖程柴油機(jī)動(dòng)力裝置的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)仿真[J]. 孫建波,郭晨.  內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào). 2006(04)
[2]二沖程低速柴油機(jī)曲軸箱爆炸的原因及預(yù)防[J]. 辛穎,曹陽.  世界海運(yùn). 2004(03)
[3]淺談二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)——“膨脹室”的產(chǎn)生[J]. 王春.  摩托車信息. 2001(11)



本文編號(hào)：3334670