船舶中速柴油机仿真性能分析与试验数据管理系统开发

摘要

随着航运事业的高速发展以及排放控制法规的要求越来越严格，船舶柴油机各项性能指标必须不断优化以适应时代的需求。然而柴油机性能优化工作需要以一定量的试车试验数据为依据，试车试验不仅需要一定的仿真分析作为指导，而且测试得到的数据繁杂众多。因此本文深入分析了以上需求，将仿真分析、试车试验以及性能分析的需求这几块串联起来，开发了船舶柴油机性能测试数据库管理及性能分析软件，实现了测试数据的存取及性能分析等需求。并进行了6L21/31型柴油机的热力性能和排放性能仿真，为试车试验提供了一定的指导，也为柴油机性能的优化指明了一定的趋势。论文的主要研究工作如下：
　　 1)从多层分布式结构、客户端插件结构、功能实现等三个方面介绍了船舶柴油机性能测试数据库管理及性能分析软件的框架的设计过程。确定了本软件的多线程进度条设计的总体方案，并在此基础上分析了大量测试数据的存取及进度条等几个关键技术点的设计方案及实现细节。
　　 2)详细介绍了柴油机性能分析功能的设计思路和具体代码实现，主要涉及到振动频谱分析、燃烧放热率分析这两个功能。基于一定的振动频谱分析理论依据，设计了一个小程序对原始位移信号进行功率谱密度的分析，并在主程序中调用。
　　 3)以6L21/31型柴油机为研究对象，利用AVL Boost软件建立了准维模型，对比相应的试验数据，验证模型的正确性。在此的基础上，建立了带EGR系统的同型柴油机仿真模型以及带EGR系统和高压共轨系统的同型柴油机仿真模型，分别对这两个模型进行了排放性能以及热力性能仿真计算，提取了反映柴油机性能的相应参数，仿真结果表明不同系统对热力参数和排放参数的影响不同，这为实现将6L21/31型柴油机增加EGR系统和高压共轨系统提供了重要依据。