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船用双燃料低速机缸内激励与轴系扭转振动特性研究
| 论文题名： | 船用双燃料低速机缸内激励与轴系扭转振动特性研究 |
| 关键词： | 船舶双燃料低速发动机;缸内激励;推进轴系;扭转振动 |
| 摘要： | 绿色排放的法规日益严格，国际海事组织(IMO)在最新提出的TierⅢ排放标准中，对船舶的排放提出了更高水平的要求。具有高功率和低排放性能的双燃料低速发动机逐渐成为远洋船舶的主要动力形式。该发动机的体积较大，结构复杂，单个循环对外做功多，对零部件的设计和强度的要求高。双燃料低速发动机缸内激励力的分析与对外传输功率轴系的振动特性都是值得关注的重点问题，为此本文进行以下研究。 首先，明确双燃料发动机的工作特点，以模块化思想在软件中完成燃油模式和燃气模式下发动机的工作过程仿真一维模型的搭建。计算两种模式全负荷工况下的缸内压力变化趋势与厂家给定的缸内压力进行对照，修正模型并验证模型的正确性。进一步，本文以上述仿真模型为基础，也计算了单缸熄火故障等工况的缸内压力曲线，解决了不同工况下缸内压力测试成本较高的困难。 其次，对推进轴系的扭转振动特性进行分析，基于集总参数法和有限元方法，分别建立曲轴部分有限元模型与轴系集中惯量模型。由于惯量模型的正确可靠是后续所有计算的基础和前提，本文完成轴系固有属性的计算后，将结果与厂家提供的计算书进行了比对，结果吻合。随后，进行推进轴系强迫振动的分析，结合低速大功率发动机的结构特点，对以往中高速发动机计算中忽略的往复部件重力产生的激励力矩加以考虑。完成双燃料发动机多种激励力的联合计算，得到在燃油和燃气两种燃烧方式下轴系扭转振动的变化规律。 最后，为进一步探究发动机推进轴系的扭转振动特性，对发动机非正常工况和扭振系统参数发生改变的情况进行了分析。主要包括:相邻气缸或相间隔气缸发火不均匀的工况、单缸熄火的故障工况、逆时针发火的情况和发火顺序发生改变的情况，以及减振器选型与减振器更换前后的振动特性对比计算。发现单缸熄火的故障工况对轴系扭转振动的影响较大，减振器的匹配要对惯量、阻尼参数以及不同转速的振动力矩等多重因素综合考虑。因此，在双燃料发动机的运行过程中要关注发动机缸内的工作情况并监测轴系扭转振动的状态，尽量避免过度疲劳和超负荷振动造成的损伤破坏。 |
| 作者： | 原睿奇 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘志刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2019 |
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