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船用相继增压柴油机排气系统性能仿真研究
| 论文题名： | 船用相继增压柴油机排气系统性能仿真研究 |
| 关键词： | 船用相继增压柴油机;排气系统;性能仿真;结构参数;数值模拟 |
| 摘要： | 柴油机是当今应用最广泛的动力机械，废气涡轮增压技术是一种提高柴油机性能的有效方式，目前船用柴油机已经进入“无机不增压”的年代。排气系统不仅是涡轮增压柴油机废气流出通道，而且影响废气能量利用，进而影响整机性能。因此，对于不同增压柴油机选择不同结构形式排气系统是非常重要的。 本文针对两型船用柴油机，某V12高速柴油机及某V16中高速柴油机排气系统性能分别进行仿真研究。建立了V12-STC柴油机仿真模型，按照标准螺旋桨特性运行，并与原常规增压柴油机模型进行比较，针对2TC状态下排气连通管对排气系统性能影响进行了研究，通过分析，得出了2TC状态下关闭排气连通管阀对整机性能更有利的结论；对 V16-STC柴油机按照标准螺旋桨特性运行，分析其运算结果，发现在其工作过程中存在着靠近排气末端第二缸排温过高的问题。针对该问题进行分析，得出排气温过高的根本原因是各缸扫气不均匀的结论，并对柴油机各缸扫气不均匀度进行定义。 将V12-STC柴油机排气系统改为MPC系统，并对两型柴油机扫气不均匀度进行计算，100％负荷条件下，V12MPC-STC柴油机与V16-STC柴油机扫气不均匀度分别为8.65和39.00，说明V12MPC-STC柴油机各缸间没有较强的扫气干扰，适合采用MPC系统。对MPC关键结构参数进行优化，使该型柴油机采用结构更简单的收缩支管型MPC系统时性能与原机相仿。根据V12MPC-STC柴油机较低的扫气不均匀度，对其MPC系统进一步改进，采用扩张型支管MPC系统，改进后该型柴油机性能优于采用收缩型支管MPC系统的柴油机。 针对扫气不均匀度较高的V16-STC柴油机，设计了一种改进型排气系统，解决了某些气缸排温过高问题，并改善了柴油机各缸扫气不均匀度,同时计算结果表明，采用改进型排气系统，V16-STC柴油机性能与原机相仿。 为了更直观地分析 V16-STC柴油机改进型排气系统内排气流动与原机的不同，并分析改进型排气系统的工作原理，利用Solid Works软件建立了V16-STC柴油机原机排气系统和改进排气系统几何模型，使用ICEM软件划分网格，运用GT-Power软件计算结果作为计算边界条件，采用Fluent软件对V16-STC柴油机排气系统进行三维数值模拟。 |
| 作者： | 李俊鹏 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 王银燕;赵建平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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