数字技术与应用
浅谈船舶柴油机工作过程研究
张文事，赫明月
（大连海洋大学机械工程季院辽宁大速
116023）
·理论操素·
摘要；文幸明还了象油就工作过程的研究的发展质准，两其中计算机数模拟是案油机工作过程研究的发展方向和趋势，还介结了由AVL 公司研发的AVL一BOOST软件，该软件具有实用性，经济性等优点，成为乘油机工作过程研究的有效地新工具。
关键调：来油机工作过程
AVL-BOOST软件
中图分类号：U664
文献标识码，A
1研究意义
未来十年，中国造船工业将以更快的速度发展。预测2010年适船产量将突破1500万吨，世界造船份额达到22%，2015年造船产量将突磁2400万吨，世界造船份额达到35%，成为世养第一造船大国，船拍荣油机是船舶最关键的配套设备，随着我国造业产能进一步扩大，船用荣抽主机市场前景广间日
荣润机工作过程模拟和优化的研究，可以使优化后的柴油机的动力性，经济性和排放特性得到一定程度的改善，并对以柴油机的性能研发和改进提供理论上的依据。因此，集油机工作过程模拟和优化的研究的必要性就凸显了出来，
2船舶柴油机工作过程研究的发展历程
内燃机工作过程的模报可以追测到19世纪末叶即内燃机诺生的初期，英国人D.Clerk是内燃机工作过程模拟研究的首创者。他于1882年用气体标准循环分析方法比较了各种内燃机的热效率。稍后，德国人R.Diesel提出了一系列具有不同懋烧方式(等压燃烧等湿燃烧)的内燃机循环模型，但在此后的80年中，在这方面没有重大的突破，
内燃机工作过程涉及各种流体力学及各种化学动力学现象，另外，内燃机是一个复杂的几何体，故难以完全确定各点的不稳定边界条件。这就需要建立各种各样的物理化学模型使方程简化。内燃机的整机工作过程涉及到多个相互独立的工作过程，要想对整机进行数值模拟需要对各个工作过程建立模型，然后才能进行模拟计算，由于目前的计算条件的限制，还有就是模拟计算要涉及到流动、燃烧，传热和两相流混合过程，给模拟计算带来了很大的挑战。由于这些特点的存在，发动机整机数值模拟也经历了非常难的历程，
在20世纪60年代出现了基于电子计算机的内燃机循环模拟，自此以后，内燃机工作过程数学模型的研究突飞猛进地向前发展，在短短的40年时间内内燃机工作过程模型先后经历了单纯放热率计算、零维模型、准维模型、多维模型和计算机仿真等五个阶段(2]，
(1)放热率计算根据实测的压力数据(示功图)估算实际放热率。此方法一般不涉及严格意义的数学模型，但它是研究内燃机工作过程模型，特别是研究零维和准维模型的一个重要基础，并且在特定情况下可以在循环过程计算中起继烧模型作用，
(2)零维模型义称单区模型，其基本的思路是：从内燃机工作循环各系统内所发生的物理过程出发，用微分方程对各系统的实际工作过程进行数学携述，通过编制计算机程序，得到气缸内各参数随时间（或曲轴转角)的变化规律，然后，通过相应的计算公式，计算出发动机宏观性能参数。即零维模型假设缸内各物理量在空间上
的分布是均勾的
质任各个同时都达到热力日
理想气体的状态方程
和评价燃烧过程提供了
维模型定量地给出了
衡状态，符合本，为诊断
为查的燃烧率
种真残的手段，班楼型车
的经验模型，表征了诸如进气参数、转数和负荷等与示功图和放热
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数学技术与应用万方数据
文章编号：1007-9416（2010)09-0136-02
率之间的关系，适于在整机工作过程的模拟，优化和最优控制中使用，但是对于排放物如NOx，CO，HC、和微粒等的形成，由于是与局部温度和各成分液度密切相关，故采用零维模型就无能为力。
(3)准维模型是从实际燃绕的物理，化学过程出发，将燃烧过程分解为喷雾混合、热力学、传热学和排放物形成子过程，用实验手
段详细地研究各子过程的基本规律，建立含有
微分方程子模型作为设来承节
雾混合控有害排放系。但是准维
化对燃绕过程的影不同的内燃机机
内客的
手，建立控制缸内过程的偏微分方程组
法，把倡减分方于刻菌
数值模报
型包括气体动
维鉴流就动的模扣
、传热等
修正系数的带
总体积守恒摄住了喷益绕程中间的相互关
红内气流状况变使用：开卫财于更接卖实际3) 等恒关系着定的离散化方
，主要是基维层流的
石内燃机的燃烧模
系列子模型，因此在多
维模型发展期间逐步地增加了燃油喷雾过程，燃烧过程等等的模拟，使多维模型的发展逐步完鲁，并且形成了模拟完整的缸内过程的三维通用模拟程序，大型通用软件PHOENICS，STAR，CD等三维多功能程序的推出，使缸内过程的模拟发展到了一个新阶段，为人们详细了解缸内过程的发展规律提供了一种强有力的手段，使全面透规缸内过程的机理成为了现实(4],
(5)案油机工作过程的计算机仿真是随着电子计算机的间世面逐渐发展起来的，由于计算软件、硬件技术的快速发展，为计算机仿真研究提供了强有力的技术支撑，也进一步促进了计算机仿真技术的发展。在荣油机调整试验阶段，它与性能测洲试相结合可指引调整的方向，对影响案油机性能的参数作较准确的选择，同时，仿真计算还能预测巢油机在某些参数变化时对性能指标的影响，较准确，迅速地对工作过程进行多方案的比较，以确定最佳的参数，为调整试验和提高性能提供理论依据。它解决了传统方法所不能解决的问题，是现代案油机的设计方法和理论研究的发展趋势15。
3船舶柴油机工作过程研究的新工具一 BOOST软件简介
-AVL-
李斯特内燃机及测试设备公用（AVLListGmbH)是一家在世界汽车、发动机行业拥有极高知名度和良好声誉的高科技公司。李斯特公司成立于1948年，今天姚已发展成为一个发动机科研、开发，设计、咨均以及发动机测试设备生产的跨国高科技集团，也是全球规模最大的从事内燃机设计开发，动力总成研究分析以及有关测试系统和设备开发制造的公司，全世界所有的发动机制造商部在AVL的客户名单里，特别是内燃机领域叫。