1. 研究目的与意义（文献综述）

当前，船舶行业作为交通运输的一大支柱，其对船舶的性能需求从未中断，在这当中的一大重点则是对船舶的推进系统有极大的性能需求。作为船舶动力装置中的最为重要的组成部分，其主机、传动设备以及螺旋桨的运行特性分析则显得尤为重要。而在传统的设计方案下，采用实验方法进行船舶传动方案的设计，其成本、时间以及工作效率等都需要优化。对船舶的主机即柴油机来说，其压缩比高、换气过程损失少，燃烧也更完全，因而其热效率比汽油机更高。然而，随着日益严格的油耗法规以及严峻的能源危机和环境污染，人们对柴油机的各项性能指标也更加重视，需要在满足排放法规的前提下不断提高热效率，从而推动柴油机的进一步发展。因此，在柴油机领域，各类技术层出不穷，如排气再循环技术（egr）、高压共轨技术、增压技术和柴油机的电子控制技术等。多种技术的融合使得柴油机的系统更为复杂，各类零部件的组装匹配也更为繁琐，这就使得对于通过实验分析进行柴油机的设计开发这一传统理念思路来说，无疑加大的其开发难度，投资加大而效率也更为低下。所以，对于柴油机的仿真模拟则显得尤为重要。利用计算机对柴油机的工作过程进行数值模拟，利用各种仿真模型对柴油机的各类参数进行优化分析从而得出设计思路和方案这一设计路线已成为柴油机设计及优化的重要手段。因此，通过对柴油机进行数值模拟，在加上船机桨的仿真模型，就能对船舶的推进系统进行合适的模拟设计。

为了对船舶推进系统进行仿真计算，国内外有大量的研究成果。无论从船舶柴油主机的动态过程实时仿真还是在增压柴油机的瞬态过程仿真，都对船用柴油机进行相应的仿真研究。

在传统的船舶柴油机推进形式下，对于柴油机的仿真模拟已有大量的研究。在对大型低速柴油机工作过程建模与仿真中，研究人员采用了容积法建立了大型低速柴油机缸内工作过程的仿真模型，利用实测示功图对不同负荷下vibe燃烧放热规律进行了数值模拟，并进行台架试验，将所得的试验数据与仿真所得结果进行了数据对比，验证了仿真结果与实验数据基本吻合，计算仿真模型具有良好的精确度，可用于船舶推进系统的动态仿真。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的主要内容是了解内燃机工作过程计算的基本原理，并由此通过matlab/simulink对柴油机的工作过程进行仿真模拟，再通过建立合适的船机桨仿真模型，将其与柴油机的仿真模块进行连接，从而构建整个船舶推进系统的仿真模型。之后，是研究推进系统中的某些参数进行改变，如油门、负荷等改变时，转速以及其他参数的动态响应，进而对整个船舶推进系统进行分析。

在进行船舶推进系统的仿真研究时，先是建立船机桨的仿真模型。对机桨进行仿真建模时，对于柴油机则是通过其有效扭矩通过传动设备传递至螺旋桨。之后，在船体航速模型仿真下，计算桨的有效推力和船舶的各项阻力。这其中研究转速与航速的变化情况，通过改变油门开度，从而的出各项参数的响应曲线。

之后则是对柴油机的数字模拟计算，而对柴油机仿真计算时，其计算模型中，除考虑有气缸、排气管、涡轮、压气机、进气管和中冷器系统外，对于瞬态特性的增压柴油机来说，还需增加喷油泵—调速器系统及负载系统。并且由于发动机转速和增压器转速会随时间的变化而变化，所以当计算转速的变化时，必须要考虑增压器、发动机和负载的惯性矩。而在瞬态特性计算中，则对于气缸，进、排气系统，中冷器等子系统的计算则是建立在充满—排空法的准稳定概念基处之上的。

3. 研究计划与安排

1-3周 (2.18-3.10)，收集资料，消化任务书，确定英文文献翻译原文，撰写毕业设计开题报告；

第4周（2.11-2.17），确定仿真对象，修改开题报告

4-14周（3.11-5.25），翻译英文相关文献资料

4. 参考文献（12篇以上）

1. 许力文,盛晨兴,孟嗣斐,周晓洁,郭丰泽.lng船舶推进系统动态性能分析研究[j].柴油机,2018,40(06):27-32.

2. 刘世伟,陈海洲.基于simulink的船舶推进系统仿真研究[j].武汉交通职业学院学报,2014,16(03):80-82.

3. 杨国豪. 船用低速智能柴油机工作过程建模与仿真研究[d].大连海事大学,2012.

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