船用相繼增壓柴油機排氣系統(tǒng)性能仿真研究.pdf

1、柴油機是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的動力機械，廢氣渦輪增壓技術(shù)是一種提高柴油機性能的有效方式，目前船用柴油機已經(jīng)進入“無機不增壓”的年代。排氣系統(tǒng)不僅是渦輪增壓柴油機廢氣流出通道，而且影響廢氣能量利用，進而影響整機性能。因此，對于不同增壓柴油機選擇不同結(jié)構(gòu)形式排氣系統(tǒng)是非常重要的。
　　本文針對兩型船用柴油機，某V12高速柴油機及某V16中高速柴油機排氣系統(tǒng)性能分別進行仿真研究。建立了V12-STC柴油機仿真模型，按照標(biāo)準(zhǔn)螺旋槳特性運行，并與

2、原常規(guī)增壓柴油機模型進行比較，針對2TC狀態(tài)下排氣連通管對排氣系統(tǒng)性能影響進行了研究，通過分析，得出了2TC狀態(tài)下關(guān)閉排氣連通管閥對整機性能更有利的結(jié)論；對 V16-STC柴油機按照標(biāo)準(zhǔn)螺旋槳特性運行，分析其運算結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在其工作過程中存在著靠近排氣末端第二缸排溫過高的問題。針對該問題進行分析，得出排氣溫過高的根本原因是各缸掃氣不均勻的結(jié)論，并對柴油機各缸掃氣不均勻度進行定義。
　　將V12-STC柴油機排氣系統(tǒng)改為MPC系統(tǒng)，并

3、對兩型柴油機掃氣不均勻度進行計算，100％負(fù)荷條件下，V12MPC-STC柴油機與V16-STC柴油機掃氣不均勻度分別為8.65和39.00，說明V12MPC-STC柴油機各缸間沒有較強的掃氣干擾，適合采用MPC系統(tǒng)。對MPC關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化，使該型柴油機采用結(jié)構(gòu)更簡單的收縮支管型MPC系統(tǒng)時性能與原機相仿。根據(jù)V12MPC-STC柴油機較低的掃氣不均勻度，對其MPC系統(tǒng)進一步改進，采用擴張型支管MPC系統(tǒng)，改進后該型柴油機性能優(yōu)于

4、采用收縮型支管MPC系統(tǒng)的柴油機。
　　針對掃氣不均勻度較高的V16-STC柴油機，設(shè)計了一種改進型排氣系統(tǒng)，解決了某些氣缸排溫過高問題，并改善了柴油機各缸掃氣不均勻度,同時計算結(jié)果表明，采用改進型排氣系統(tǒng)，V16-STC柴油機性能與原機相仿。
　　為了更直觀地分析 V16-STC柴油機改進型排氣系統(tǒng)內(nèi)排氣流動與原機的不同，并分析改進型排氣系統(tǒng)的工作原理，利用Solid Works軟件建立了V16-STC柴油機原機排氣系統(tǒng)和