間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)總體性能仿真研究.pdf

1、大功率先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)是未來(lái)船舶動(dòng)力的主要研究發(fā)展方向,由于我國(guó)在燃?xì)廨啓C(jī)事業(yè)上起步較晚,利用母型機(jī)改造大功率IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)是目前可行且符合實(shí)際的發(fā)展方向。總體性能的匹配與控制策略是其改造解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要對(duì)間冷燃機(jī)總體性能與控制策略開(kāi)展研究,從理論預(yù)測(cè)的角度為實(shí)際間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)、研發(fā)、優(yōu)化及使用策略提供一定的技術(shù)借鑒,本文的主要工作如下:
　　1根據(jù)熱力系統(tǒng)機(jī)理建模法,按照模塊化建模理論,建立了IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)系

2、統(tǒng)各部件的數(shù)學(xué)模型,特別是建立了一套相對(duì)完善的機(jī)上、機(jī)外中間冷卻器的非線性化數(shù)學(xué)模型,并對(duì)緊湊式中間冷卻器的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真模擬,分析了變工況下中間冷卻器熱慣性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。
　　2采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)技術(shù),建立IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)仿真模型模塊庫(kù),并開(kāi)發(fā)了一套具有可擴(kuò)展性的船用間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)仿真專題軟件對(duì)IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)機(jī)械推進(jìn)機(jī)組性能仿真研究及帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組性能仿真研究,為船用IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能研究提

3、供了良好的仿真平臺(tái)。
　　3利用該軟件計(jì)算了海水溫度變化、機(jī)上中間冷卻器間冷度變化、機(jī)外中間冷卻器間冷度變化、乙二醇水溶液流量變化、大氣溫度變化對(duì)IC循環(huán)燃機(jī)的影響,得到了各設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)總體性能的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法又分別編制了以循環(huán)效率最優(yōu)為目標(biāo)、以輸出功率最優(yōu)為目標(biāo)及兩者最優(yōu)為目標(biāo)的優(yōu)化軟件,并得到了達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)時(shí)所應(yīng)取得的熱力循環(huán)過(guò)程參數(shù)值,從而為實(shí)際IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)提供了技術(shù)參考。
　　

4、4用該軟件對(duì)船用IC循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)機(jī)械推進(jìn)機(jī)組的“船-機(jī)-槳”的匹配特性進(jìn)行了分析,研究了機(jī)組在不同工況(加、減速過(guò)程)的動(dòng)態(tài)特性。提出了加速過(guò)程時(shí)供油規(guī)律的優(yōu)化方案和中間冷卻器工作模式切換時(shí)的供油方案,進(jìn)一步進(jìn)行了機(jī)組的間冷系統(tǒng)流動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化分析研究,得到了合理的乙二醇水溶液流量和海水流量調(diào)節(jié)規(guī)律。
　　5用該軟件對(duì)船用間冷循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行了加載和減載動(dòng)態(tài)特性分析,提出了在加載過(guò)程進(jìn)行分級(jí)加載的策略。給出了采用模糊