柴油机

“双碳”动力

  • 醇电混合动力推进系统动态仿真与能量管理

    李钊;田华;王永健;谢纯阳;王洋;隆武强;

    以柴油机推进的内河巡逻船为研究对象,将其改造为甲醇-电动机混合动力推进系统(醇电混合动力推进系统)。基于CHG234V8MPI甲醇机的台架试验数据,在Simulink中搭建混合动力推进系统模型,并设计基于确定规则的能量管理控制策略。闭环仿真试验结果表明:在典型航行工况下,与传统柴油机推进系统相比,甲醇机推进系统具有一定的节能效果和明显的减排优势,而结合了电动机的醇电混合动力推进系统则可以显著降低燃料消耗和污染物的排放;船舶能耗降低74.07%,比油耗(brake specific fuel consumption,BSFC)降低84.73%,HC降低91.13%,CO降低91.37%,NO_x降低93.79%。该研究为基于低碳燃料发动机的混合动力系统在内河船舶的绿色化改造方面提供了可行的技术方案。

    2025年06期 v.47;No.324 1-8+27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1330K]
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性能与排放

  • 层流环境下椭球体颗粒几何参数对流动与传热的影响

    熊培霖;李红梅;祁江;褚杨;具德浩;

    基于格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method, LBM)对低雷诺数下椭球体颗粒的流动和传热特性进行数值模拟研究。通过对比分析不同流态下的阻力相关性及试验基础上的平均努塞特数关系式,借助球体和其他数据库对照参考,验证椭球体颗粒模型的适用性。结果表明,椭球体颗粒的阻力系数和传热特性不仅受雷诺数影响,还与颗粒的几何参数密切相关。与传统球形颗粒假设相比,椭球体颗粒模型能够更准确地反映颗粒与流体的相互作用,尤其在高雷诺数和复杂流场条件下。此外,LBM方法在处理复杂边界和多相流问题上展现出独特优势,为非球形颗粒的阻力、升力和努塞特数研究提供了高效工具。

    2025年06期 v.47;No.324 9-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1325K]
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  • 船舶混合动力推进系统能量管理策略验证系统设计

    李钊;田华;隆武强;

    针对船舶混合动力推进系统能量管理策略的复杂验证需求,设计一种基于NI PXIe双实时仿真机的分布式数字化验证平台。该平台采用分布式分层架构设计,将混合动力推进系统多物理场模型(部署于下层实时仿真机)与能量管理策略模型(部署于上层实时仿真机)解耦,通过高实时性CAN通信实现微秒级同步交互,构建闭环验证环境。平台支持多能源协同优化、动态工况切换及故障注入等场景测试,平台实现模型分布式交互延迟<50μs、动态工况切换误差<2%,显著提升了策略的工程可信度。相较于传统单机验证,其模型-策略分布式解耦架构解决了模型耦合度高、硬件扩展性差的问题,验证效率提升40%。为跨物理域协同控制与多目标优化策略开发提供了标准化工具链。该平台兼具高动态响应与虚实融合验证能力,对船舶及其他高动态混合动力推进系统的数字化验证具有普适参考价值。

    2025年06期 v.47;No.324 20-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1127K]
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  • 高速发电用柴油机米勒循环仿真与试验

    陈悦;黄永仲;

    以某V型12缸高速大功率柴油机为研究对象,利用AVL-BOOST软件建立发动机的一维热力学模型,并通过设计不同的米勒进气型线,开展米勒循环对发动机进气、缸内燃烧、油耗和排温的影响规律研究。仿真结果表明:随着进气门关闭角的提前,进气量和最高燃烧压力逐渐降低,缸内燃烧温度逐渐升高;当进气门提前关闭(early inlet valve closing,EIVC)角为60°时燃油消耗率达到最低。基于米勒循环的仿真分析结果,针对进气型线和缸盖气道流量系数重新进行优化设计,并开展台架试验进行验证。结果表明:当NO_x排放与原机标定一致时,各工况的比油耗和排气烟度均有所下降,其中,100%负荷工况的比油耗下降7.3 g/(kW·h),排气烟度(FSN)下降0.84;当比油耗与原机标定一致时,NO_x加权比排放由原机的6.69 g/(kW·h)降到5.85 g/(kW·h)。

    2025年06期 v.47;No.324 28-33+55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1222K]
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  • 超高压柴油近场喷雾与喷油率映射相关性

    尤越;

    探讨270 MPa超高喷射压力、70 kg/m~3高环境密度下柴油近场喷雾与喷油率映射相关性。应用长距显微法拍摄整个喷射过程中的喷雾发展过程,利用小野测器(FJ-8000)测试喷射特性。通过比较分析喷雾特性与喷油率变化规律,发现喷雾发展过程可以由膨胀、稳定和收缩3个阶段来表征,且与三段式喷油率过程呈一一映射对应关系。试验结果表明,近场喷雾动态发展能够定性地描述喷油率变化,即:在喷射开始后,喷雾开始膨胀,随后逐步进入稳定阶段;在喷射结束前,较小喷孔直径的喷油器喷雾逐渐收缩变窄。需要特别指出的是,对于较大喷孔直径喷油器,针阀落座导致喷雾结束时尾部产生剧烈变化从而使喷雾产生相对不稳定和不对称形状。

    2025年06期 v.47;No.324 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1894K]
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结构与可靠性

  • 基于响应面法的船用柴油机曲轴优化

    严梓藤;周瑞平;雷俊松;马召召;何书浩;

    以6L23-30H型柴油机曲轴为例,采用有限元仿真软件对其进行有限元法分析和响应面法优化分析。建立曲轴三维仿真模型,根据曲轴实际受载情况施加载荷,进行柴油机第1、2、4缸发火3种工况的静力学分析,结果表明最大应力出现在主轴颈与曲柄臂间过渡圆角处,最大变形出现在连杆轴颈中心处。采用响应面法对曲轴进行结构优化分析,并选择遗传聚合法生成响应面,优化后的曲轴最大应力和最大变形分别减少11.26%和8.76%。通过优化模型验证响应面法对于柴油机曲轴结构优化设计的有效性和可行性,为进一步提高曲轴强度及其轻量化设计提供参考。

    2025年06期 v.47;No.324 43-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K]
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  • 核电厂EDG电液调速器泄漏演化机制分析与可靠性提升

    陈锋;王昌庆;邵家泉;王德玉;王启峰;林康博;

    针对EDG电液调速器中因密封失效而广泛产生的泄漏故障,利用AMESim软件建立EDG电液调速器系统仿真模型,提出“泄漏-储油量-副齿轮泵吸油不足”链式故障发展机制,定量分析主油道密封泄漏可能引发的中继阀柱塞泄漏和副齿轮泵流量下降两种典型故障模式对调速器性能的影响。研究结果表明:中继阀柱塞和副齿轮泵对泄漏具有一定的耐受能力,导致其功能失效的临界泄漏量分别为1.20~1.74 L/min和0.36 L/min。主油道泄漏会导致调速器内部储油量逐渐减少,当储油量低于副齿轮泵正常工作所需的最低限值时,会造成其吸油不足,进而导致调速器输出轴响应迟缓,最终将引发EDG逆功率保护停机。此外,主油道泄漏对EDG负载突变工况下的调速器性能影响更为显著,不同工况下输出轴阶跃响应时间迟滞30%至50%。揭示了该型号电液调速器主油道密封失效的故障演化机制,为EDG的可靠性提升提供技术参考。

    2025年06期 v.47;No.324 50-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1086K]
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减振与降噪

  • 内燃机车柴油发电机组的声功率工程化实用测试方法

    赵大伟;方浩;邢莹莹;

    基于采用声压法的声功率测定标准ISO 3744,并结合典型机组测试及试验室声学环境,提出内燃机车柴油发电机组的工程化测试方法。该方法主要包括声压包络面选取、测点布置及声功率计算公式推导。为评估试验室混响的影响,对比不同吸声方案的环境修正系数及对应标准差,发现测试精度取决于总吸声量,并建立内燃机车柴油发电机组试验室声学环境的评估指标。该机组测试标准差小于3 dB,95%置信度对应的扩展不确定度为6 dB,且测试一致性良好,满足内燃机车司机室降噪设计要求。该方法无须造价昂贵的消声室与混响室,简单实用,尤其适用于声学环境较差的现场测试。

    2025年06期 v.47;No.324 56-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1108K]
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专访

  • 在经济与政策双轮驱动下,航运业技术路线如何破局与重构?

    高荃;

    航运业作为全球贸易的“生命线”,正站在能源转型与技术变革的十字路口。全球能源结构调整与各国“双碳”目标的推进,不仅重塑着航运业的技术路线,更引发了一场关于绿色燃料、碳规则与产业话语权的深度博弈。在此背景下,我们特别对交通运输部水运科学研究院经济政策与发展战略研究中心主任宁涛进行了相关议题的专访。他从经济与政策双维度,剖析了船舶大型化与绿色转型的典型案例,清晰梳理了LNG、甲醇、氢、氨等船用绿色燃料的发展阶段与应用痛点并预判了未来赛道分化趋势,更针对中国航运业如何突破绿色贸易壁垒、提升国际话语权,以及如何依托大国优势抓住技术转型机遇,提出了兼具战略性与实操性的路径建议。本次专访将为航运企业、政策制定者及产业链相关从业者提供重要参考,助力行业在“效率革命”与“价值重构”中找准方向,共同推动全球航运业向更绿色、更高效、更可持续的未来迈进。

    2025年06期 v.47;No.324 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 645K]
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