摘 要

全球经济的繁荣促使了航运业的兴盛，同时对船舶的要求越来越高。作为船舶的动力来源，柴油机的性能极大程度上影响了整艘船舶的性能，如何研究提高柴油机的性能是航运业重要的课题之一。在大学试验教学中，利用计算机模拟技术搭建柴油机运行特性模拟试验平台，提高试验教学效率，对于研究柴油机运行特性具有非常重要的意义。

利用MATLAB语言，设计开发了柴油机运行特性模拟试验平台。在GUI界面先利用控件来搭建各个界面；之后再通过编写每个控件的程序，来实现各种功能；最后在实验报告界面能实现根据试验数据绘制出速度特性、负荷特性和万有特性曲线的功能。

该平台通过一个模拟实验平台，实现了对柴油机特性试验的模拟。它可以测试多种型号的柴油机运行特性，提供试验数据，并提供给试验者整理实验报告的界面。并且该平台操作简单，数据易读，让学生在良好的试验环境下了解分析柴油机的运行特性，在教学阶段可以广泛地应用。

关键词：柴油机特性试验；计算机模拟；运行特性曲线；MATLAB；GUI

Abstract

The prosperity of the global economy has promoted the prosperity of the shipping industry, while the demand for ships is getting higher and higher.As the power source of the ship, the performance of diesel engine greatly affects the performance of the whole ship. How to improve the performance of the diesel engine is one of the important topics in the shipping industry.In university experiment teaching, it is of great significance to use computer simulation technology to build a simulation test platform of diesel engine operation characteristics and improve the efficiency of experiment teaching to study the operation characteristics of diesel engine.

Using MATLAB language, the simulation test platform of diesel engine operation characteristics is designed and developed.In the GUI interface to use controls to build each interface;Then by writing each control program, to achieve a variety of functions;Finally, the function of drawing speed characteristic, load characteristic and universal characteristic curve can be realized in the interface of experimental report.

Through a simulation experiment platform, the simulation of diesel engine characteristic test is realized.It can test the operating characteristics of various types of diesel engines, provide test data, and provide the experimenter with the interface of collating test reports.Moreover, the platform is easy to operate and the data are easy to read, so that students can understand and analyze the operation characteristics of diesel engines in a good experimental environment, which can be widely used in the teaching stage.

Keywords：Diesel engine performance test; Computer simulation; Operating characteristic curve; MATLAB; GUI

目录

第一章 绪论 1

1.1选题背景和研究目的及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国内研究现状 2

1.2.2国外研究现状 3

1.3研究内容 4

第二章 柴油机运行特性模拟试验平台的设计 5

2.1模拟试验平台的基本框架 5

2.2系统设计过程和原理 5

第三章 柴油机运行特性模拟试验平台的实现 9

3.1MATLAB与Excel的结合使用 9

3.2特性试验的实现 9

3.2.1登入系统 9

3.2.2进行特性试验 10

第四章 特性曲线的绘制 15

第五章 结论与展望 17

5.1结论 17

5.2展望 17

参考文献 18

致谢 19

第一章 绪论

1.1选题背景和研究目的及意义

自船舶发明以来，水上运输一直作为许多国家重要的经济命脉深受每一个国家重视。尤其是在21世纪以来，随着全球经济与科技的迅速发展，水上运输可以称之为国与国之间贸易往来的重要桥梁^[1][15]，普通大宗货物（包括砂、矿石、煤等）和特种货物（如活动物、活植物、笨重、长大货物、危险品货物、易腐货物等）等物品很多都是通过水上运输来实现货物的进出口。中国作为世界第二大经济体，水上运输更是经济发展中的重中之重，水上运输的繁荣是我国近代30年来实现民族复兴、国内经济腾飞的奠基石。我国海上丝绸之路的开辟就是最好的典范。虽然目前因为疫情的影响，全球经济低迷，贸易量萎缩，但全球所有的大型货物运输方式中水上运输依然是最重要的贸易途径，当前全球贸易总量的80%以上依然都是靠水上运输来完成，并且我国的进出口贸易总量的80%-90%也都是通过海洋运输来实现的。所以在进出口贸易方面，水上运输的霸主地位无他能出其右。而水上运输的载体就是船舶，船舶作为水路运输唯一的交通工具，它的运输效率高低极大影响了水上运输的经济性。一艘船舶的浮力、船舶大小和载重有关的船舶性能决定了船舶装载货物重量的多少，而船舶的动力设备则是影响船舶整体性能最关键的因素。

作为内燃机车、工农业机械、船舶、军工装备等装备的主要动力设备^[2][10]，柴油机一直是人们高度关注的领域。自鲁道夫·狄赛尔发明柴油机以来，柴油机就一直因为其热效率高、油耗低、可靠性高、寿命长等优点而受到全世界的追捧；但它也有它自己的缺点，例如转速低、质量大、制造和维修费用高、噪声大、污染性强^[3][18]和启动困难等。正是这些缺点，让柴油机有了更高的发展空间。自柴油机问世以来，全世界的工业领域专家都一直致力于改善柴油机的工作环境，提高柴油机的工作性能，减少它的污染等，使柴油机应用于更多的领域。虽然在汽车领域，柴油机已不再如往昔般受欢迎，但在其他的重型机械领域和船舶行业，它的优点能够发挥出最大的作用，所以它依然占据着这些行业领域的霸主地位，无人能撼动。研究和改善柴油机的性能一直都是柴油机研究方面的重中之重，因为柴油机性能的好坏极大的影响了整个装备的动力性与经济性^[4][12]，而柴油机的运行特性在一定程度上直接决定了柴油机的整体性能。