船用中速柴油机热工故障仿真方法研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义（含国内外的研究现状分析）

目的及意义:

十八世纪中叶，随着詹姆斯·瓦特对蒸汽机的改良，工业革命席卷西方，西方资本主义率先完成了由手工业向机器工业的过渡，这改变了人们的生产生活方式，推动了科技的快速进步。随着科技的不断进步，柴油机逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。自20世纪80年代以来，柴油机技术飞速发展。现今，柴油机作为一种常见的动力机械，被广泛地应用到船舶、铁路、汽车、建筑等领域。作为这些动力系统的核心，柴油机性能的好坏直接影响甚至决定了整个动力系统的稳定与否^[1]。由于船舶柴油机工作环境恶劣，工作负荷大，强度高，因此造成了船舶柴油机极易发生故障。而如今机械设备正向着大型化，智能化，模块化的趋势发展^[17]，一旦动力系统出现故障，那么轻则影响整个船舶动力系统的正常运转，重则造成巨大的经济损失，甚至船毁人亡^[3]。因此，毫不夸张地说保证了船舶柴油机的安全稳定运行，就是保护了船上的人员、设备及货物的安全。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

预期的研究成果：

证明仿真模型在热工故障模拟方面具有很高的准确性

研究内容：

（1）对船用中速柴油机的性能进行研究，研究柴油机的在稳态下的工作过程和性能研究；

（2）利用整机性能模拟软件进行仿真研究，如AVL BOOST，研究柴油机的缸内燃烧模型、传热模型、进排气模型、曲轴动力学模型、中冷器模型和涡轮增压器模型等，研究如何利用AVL BOOST软件进行对柴油机这些模型的搭建；

（3）研究柴油机喷油器针阀磨损、喷油器喷油过早、喷油器喷油过迟、喷油器油嘴堵塞、高压油管漏油、高压油泵磨损、单缸停油、压气机阻塞等热工故障进行研究；以及对压气机进出口压力、压气机进出口温度、进气管的压力、进气管的温度，排气管的压力、排气管的温度、多变指数、涡轮增压器转速、涡轮出口压力、涡轮出口温度等这些与故障息息相关的参数该如何设置进行研究；

（4）对上述的柴油机热工故障进行不同严重程度的仿真模拟计算，对仿真计算结果进行分析，并与实际试验结果相对比，验证模型的准确性。

拟采取的技术路线如下：

（1）首先从柴油机热工过程的角度，利用AVL-BOOST搭建四冲程柴油机数值计算的零维模型；

（2）对模型的计算结果与实验测试结果进行对比来验证模型的准确性；

（3）从柴油机功能和组成这两个角度，分析柴油机的热工故障的类型，提取能反映柴油机当前运行状态的特征参数；

（4）挑选典型的柴油机热工故障，通过更改模型的相关参数来模拟这几种故障，并从柴油机工作原理的角度对仿真结果的合理性进行分析。

3. 研究计划与安排

进度安排：

2020年2月, 资料和文献搜集、阅读和整理，完成开题报告；

2020年3月，完成中英文翻译，完成毕业设计内容的初步设计和详细设计大纲；

4. 参考文献（12篇以上）

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