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船用二冲程柴油机燃烧放热规律的数值模拟研究
| 论文题名： | 船用二冲程柴油机燃烧放热规律的数值模拟研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;遗传算法;韦伯函数;燃烧放热率;数值模拟 |
| 摘要： | 燃烧放热规律对大型船用低速二冲程柴油机的各项性能都有很大的影响，是低速二冲程柴油机研究开发过程中需要重点考虑的因素之一。以MANBamp;W7S80ME-C9.2船舶柴油机为母型机，在MATLAB/Simulink仿真环境下建立了柴油机工作过程的经验燃烧模型，对经验燃烧模型得到的燃烧放热规律随负荷的变化以及韦伯参数的变化情况进行分析研究。 传统优化船舶柴油机燃烧模型的算法主要有最小二乘法、模拟退火算法以及阻尼最小二乘法等，这些算法都或多或少存在一定的缺点。针对此问题尝试使用遗传算法对韦伯参数进行优化，证明了遗传算法优化双韦伯函数参数得到的燃烧放热率满足精度的要求，且有效避免了传统优化算法存在的一些问题。同时针对根据示功图计算柴油机放热率的方法计算难度大的问题，提出以压力比管理模型计算已燃质量份数，进而通过已燃质量份数与柴油机喷油量以及燃油低热值之间的关系求得燃烧放热率。通过实验证明，该方法计算过程简单，在计算燃烧放热率方面的精度符合要求，且能大量节省计算时间。 最后，通过计算得到不同负荷下的柴油机燃烧放热率图像，对放热规律因负荷改变后峰值、峰值相位以及燃烧始点的变化进行分析。同时用半经验公式韦伯函数对不同负荷下的放热率进行模拟，得到不同负荷下的韦伯参数的值，对各个韦伯参数随负荷的变化情况进行分析。针对韦伯函数叠加个数的确定问题，通过对单韦伯函数的一般形式进行变形，提出一种确定叠加个数的方法，避免对放热率研究时因个数选择不对而产生一系列问题。同时也对韦伯函数中的效率系数a以及燃烧形状因子m进行分析，通过带入实际数据进行计算，可以大致确定效率系数以及燃烧形状因子的取值范围，对计算有一定的参考作用。通过对韦伯函数进行微分，验证了效率系数以及燃烧形状因子对结果的影响强度，证明燃烧形状因子对放热率的影响远大于效率系数。 |
| 作者： | 吴健 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王冬捷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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