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船舶柴油机燃烧工况对推进轴系扭振的影响
| 论文题名： | 船舶柴油机燃烧工况对推进轴系扭振的影响 |
| 关键词： | 船舶柴油机;燃烧工况;推进轴系;扭转振动;气缸压力 |
| 摘要： | 船舶在航行过程中，推进轴系的扭转振动会受到轴系状态、主机激励和螺旋桨激励等因素的影响。在某些大型船舶中柴油机和轴系直接链接，因为没有减速齿轮箱的中间隔振作用，柴油机的燃烧工况对艉轴和中间轴的扭转振动的影响非常大，因此研究柴油机燃烧工况对推进轴系扭振的影响问题就非常重要。本文的研究以一艘8530TEU集装箱船的轴系为研究对象，以船舶柴油机燃烧工况对推进轴系扭振的影响为关键技术问题，运用虚拟样机技术对轴系进行了建模与仿真研究，本文主要做了以下工作： 1）柴油机正常与非正常燃烧工况时的缸内压力模拟。针对柴油机正常燃烧和不正常燃烧情况对气缸压力的影响问题，利用有限元的方法将柴油机的正常的喷油、不同喷油量和不同喷油提前角对气缸燃烧压力的影响进行了模拟，导出气缸燃烧压力曲线。在柴油机正常喷油量工作的情况下，喷油提前角过大，滞燃期变长，滞燃期内喷入的燃油越多，柴油机工作粗暴。在柴油机正常喷油提前角工作的情况下，当喷油量过小时，缸内压力达不到要求，使柴油机功率下降，严重甚至导致气缸熄火； 2）推进轴系的三维建模和推进轴系刚柔混合体的生成。利用霍尔兹法对轴系进行自由振动仿真，计算轴系的自由扭振振幅图和扭矩图，根据自由扭振振幅图和扭矩图选定轴系强迫扭振的输出测量点。建立船舶推进系统的三维模型，利用ADAMS软件生成了轴系的刚柔混合体。由轴系的自由扭振振幅图和扭矩图可以发现，两图中曲线的绝对值的大小基本上是相反的，既自由扭振前6阶振型图中的“结点”是自由振动下的轴系振动扭矩图中的“峰值”； 3）正常燃烧工况激励时轴系扭振的仿真分析。针对柴油机正常燃烧压力对轴系扭转振动的影响问题，利用有限元和多体动力学的方法在ADAMS软件中完成了强迫扭振的计算，得到在柴油机正常燃烧激励下轴系响应扭转角足够小； 4）非正常燃烧工况激励时轴系扭振仿真分析。应用虚拟样机技术将不正常燃烧对轴系扭转振动的影响情况进行了仿真计算与分析，并且总结了影响规律。结果表明：两缸熄火的轴系扭振情况和发火顺序相关，轴系螺旋桨处的扭转角随着熄火气缸的变化呈波浪状变化，在和1号缸搭配的情况下，熄火的两个气缸发火的曲轴转角越接近，轴系的扭转振幅越大。在两缸喷油提前角和喷油量不同的非正常燃烧运行的情况下，轴系的扭转角随着非正常燃烧气缸发火顺序的变化呈波浪状变化，轴系的扭转角在与1号缸搭配的和正常喷油提前角相差越大的两缸的非正常燃烧中越大，对轴系扭振的影响越大。 |
| 作者： | 王瑞 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 朱汉华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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