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船舶余热利用柴油机匹配仿真建模及其性能研究
| 论文题名： | 船舶余热利用柴油机匹配仿真建模及其性能研究 |
| 关键词： | 船舶柴油机;余热利用系统;仿真建模;能效设计指数;匹配特性 |
| 摘要： | 现今，随着全球能源的日益紧张，燃油价格的不断上涨，环境的持续恶化，全球各国均在积极寻找各种节能减排的技术、手段以提高能源的利用率，确保能源的供应。为满足较少的污染排放以及国际海事组织对船舶能效设计指数EEDI（Energy Efficiency Design Index）规则的最新修正，研究人员应设计有效的方案，充分、合理地利用余热，以提高船舶的热利用率，并且达到节能减排的效果。 同时由于柴油主机的热效率不断提升，其排气温度也呈现逐年下降的特点，这势必会影响整个整个余热利用系统的匹配特性，就此问题，本文主要做了以下几方面的工作： （1）利用GT-Power软件进行柴油机建模。基于已知的数据，进行8S60ME型号柴油机仿真模拟。通过设置不同工况，进行工作过程模拟，在模型正确的前提下得到柴油机的缸压曲线、缸内燃烧曲线、缸内温度曲线等，并在通过废气旁通处理方案，增加排气温度，提高能量利用效率的同时，对尾气的排放性能进行了仿真测试工作，得出了调试后尾气品质满足相关环境要求的结论。 （2）由于 GT-Power软件并不能良好的模拟余热锅炉模型的运行过程，故为了能进一步研究余热锅炉在运行状态下对于柴油主机的运行变化而产生的响应情况，故通过MATLAB/SIMULINK软件建立了船舶柴油机平均值模型。并通过前文GT-Power柴油机模型数据，对平均值模型的静态数据进行了校核。 （3）在详细叙述余热锅炉结构、分类、特点、建模方法及模型特点的基础上，采用MATLAB/SIMULINK软件利用模块化建模法及集总参数建模法对船舶余热锅炉各子模块进行数学建模，并在综合考虑物质交换、能量交换、热力学等方面的因素后，对系统模型进行简化。 （4）在MATLAB/SIMULINK软件中，通过连接柴油机与余热锅炉模型的方式建立船舶柴油机余热利用系统的计算机仿真模型，并分析船舶余热锅炉的稳态特性及不同工况下的动态特性，可知余热利用系统在柴油机提高排气温度后的运行状况良好，且当柴油主机转速突增时应增加循环给水量，增加汽水循环比，反之应相应调低循环给水量，以达到降低锅炉事故发生率的目的，进而实现对船舶余热利用系统的仿真与验证。 |
| 作者： | 贾际 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 冯永明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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