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1、武汉理工大学学士学位论文武汉理工大学本科生毕业设计（论文）船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的仿真研究学院（系） ：能源与动力工程学院专业班级：能源动力系统及自动化 0704学生姓名：*指导教师： 武汉理工大学学士学位论文学位论文原创性声明学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年月日学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向
2、有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。 本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“” ）作者签名：年月日导师签名：年月日武汉理工大学学士学位论文本科生本科生毕业设计毕业设计(论文论文)任务书任务书学生姓名学生姓名*专业班级专业班级能动能动 07040704 班班指导教师指导教师工作单位工作单位能动学院热能工程系设计设计(论文论文)题目题目: 船舶柴油主机及其透平增压器配合特性
3、的仿真研究设计（论文）主要内容：针对船舶柴油机的流量特性和废气透平增压器工作特性， 研究两者的配合关系；提出配合关系的数学模型；计算机仿真程序设计。要求完成的主要任务:1 收集整理有关船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的技术资料；2翻译一篇与船舶柴油主机相关的英文技术资料；3确定船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型；4 完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程序设计；5提交研究论文。要求要求: :1)技术文件字迹清晰、 概念正确、 计算准确、 内容完整,设计依据交待清楚,计量单位及表达正确。2)图纸按规范及国标要求绘制,图面清晰整洁,内容完整,表达正确,字迹规范,其中至少一张
4、用电脑绘制。3)外文翻译译文不少于 6000 个汉字,附外文原文复印件,要求译文忠实于原文,表达流畅。4)专题论文:不少于 3000 个汉字。5)本专业文献综述：阅读的文献量最少为 20 篇，其中英文 3 篇。指导教师签名指导教师签名系主任签名系主任签名院长签名院长签名(章章)_院院(系系)盖章盖章武汉理工大学学士学位论文武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告专业名称专业名称能源动力系统及自动化论文方向论文方向指导教师指导教师学学生生*论文题目论文题目船舶柴油主机及其透平增压器 配合特性的仿真研究开题报告日期开题报告日期2011 年 3 月 1
5、 日开开题题报报告告内内容容目的意义目的意义 （含国内研（含国内研 究现状分析究现状分析）内燃机所能发出的最大功率主要是由气缸内燃料有效燃烧所 放出 热量决定的， 而这受到没循环吸入气缸内实际空气量的限制。 如果空气在进入气缸钱得到压缩，空气的密度增大，则在同样气缸 工作容积的条件下，可以有更多的新鲜空气进入气缸，因而可以增 加循环供油量，获得更大的发动机输出功率。 现代柴油机上越来越多地使用了涡轮增压器， 涡轮增压器能提 高发柴油机功率和改善经济性能。 柴油机使用了涡轮增压器后发动 机具有升功率高，油耗率低，排污较少,指示功率和有效功率都提 高了，也就是提高了机械效率，自然可以明显改善高负荷
6、区运行的 经济性。涡轮增压器按增压方式分为废气涡轮增压器、复合式废气 涡轮增压器和组合式涡轮增压器。 我国在强调GDP增长的同时也非常注重环境保护，船舶作为一 大产业，对海洋环境的影响也是不容忽视的，为了满足越来越严格 的排放标准，船舶企业需要不断地进行技术改进。涡轮增压器是为 柴油，汽油动力装置配套的环保，节能型高科技产品，她能够很好 的改善发动机的工作状况， 从而满足高标准的排放而必然采取的技 术，排放标准的要求,市场与技术的国际化以及船舶市场的飞速发 展将为增压器行业的发展带来无尽潜力。 历史背景，涡轮增压器是增压发动机上的一个关键部件，发展 到今天已经是一个集电子、 新材料及机械等多种
7、学科应用为一体的 高科技产品，但它并不是一个新概念，而是有着深远的历史渊源。 1905年， 瑞士工程师波希(在德国申请了涡轮增压器专利。 1925 年， 德国MAN 公司将涡轮增压器装在船上成功地进行了海上试验。 1926 年，世界上第一家增压器公司成立( 现瑞士ABC 公司的前身)。同 年德国DEUTZ 公司生产出第一批涡轮增压柴油机， 使柴油机的功率 由423kW提高到551kW，提高了30%。在第一次世界大战期间，装有 涡轮增压器的发动机开始用在飞机上。 直到20 世纪30 和40 年代， 首先在欧洲，然后在美国，涡轮增压器才开始大规模地生产。在美 国，通用电气公司为军用飞机研制涡轮增压
8、器。1947 年，德国埃 贝施帕赫尔公司开始生产车用径流式涡轮增压器。1961年，美国也 有小轿车装置涡轮增压汽油机。20世纪70年代以来，石油危机使能 源问题异常突出，各国对节省能源、提高效率的重视促进了涡轮增 压技术的长足发展。随后，世界各国日益重视环境保护与可持续发 展问题，使涡轮增压器在汽车发动机领域获得了新的发展。尽管涡 轮增压是基于50多年前的技术， 但它正是21世纪汽车制造商寻求的武汉理工大学学士学位论文用来满足日益严格的排放要求的技术。 随着世界各国包括中国政府 对汽车排放越来越严格的限制，涡轮增压器以其独特的技术性能， 将迎来前所未有的市场发展机遇。国内外柴油机工作过程模拟计
9、算的现状与发展柴油机工作过程的数值模拟是一个复杂的系统过程，包括对气体交换过 程、压缩过程、喷雾雾化过程、燃烧过程、膨胀过程和排放物生成过程的模 拟。另外，柴油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。柴油机工作过 程模拟的发展可以追溯到早期用计算机模拟柴油机的放热规 律。到了 60 年代中期，计算机的发展为包括进排气过程在内的整 个柴油机工作过程模拟创造了条件。随后，柴油机缸内燃烧模型不 断完善，进排气系统的数值求解方法也得到比较大的发展。尤其到 了 90 年代初，一批商用柴油机工作过程模拟软件的开发，如奥地 利 AVL 公司的
10、BOOST，英国 Gamma 公司的 GT Power，美国西南 研究所的 VIPRE, Ricardo 的 WAVE 及 CDAJ 的 GT-Power 等， 标志 着柴油机工作过程模拟己经达到了实用化的程度。 国内， 上海交通大学内燃机性能学科组在高增压柴油机性能提 高方面进行了持续的研究， 在 CIMAC 程序的基础上改编了“柴油机 缸内及进排气系统中的工作过程模拟程序”，并提出使用于高增压 四冲程柴油机的五种系统:(1)二次进气系统(SIP 系统);(2)扫气旁通 系统(Scaby 系统);(3)顾氏系统;(4)自动进排气供油正时系统(AVIEIT 系统);(5)混合式脉冲转换器涡轮增
11、压系统(MIXPC 系统)。天津大学 动力机械及工程学院建立了直喷式增压中冷柴油机工作过程模型， 利用 Matlab 编制了直喷式增压柴油机零维仿真计算程序，对 4102BZLQ 柴油机工作过程进行了仿真计算。大连海事大学轮机工 程学院在 CIMAC 程序的基础上改编了“二冲程柴油机工作过程计 算程序”，并对大连船用柴油机厂的 DALIAN-B又建立了 16V240ZJB 型柴油机气 缸、排气管和废气涡轮增压器物理及数学模型，并进行了变工况模 拟计算和计算机仿真。基本基本 内容内容 和和 技术技术 方案方案1收集整理有关船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的技术资料；2翻译一篇与船舶柴油主机相关
12、的英文技术资料；3确定船舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型；武汉理工大学学士学位论文4完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程序设计。5提交研究论文。技术方案 针对船舶柴油机的流量特性和废气透平增压器工作特性；1.查 找相关资料，研究两者的配合关系。2.根据研究的配合关系提出配 合关系的数学模型；3.根据提出的数学模型，建立数学模型。4.根 据建立的数学模型，完成计算机仿真程序设计。5。完成研究 论文参阅参阅 资料资料 清单清单1.内燃机学周龙保机械工业出版社 2. 船舶柴油机涡轮增压器配合及计算机仿真研究申小明【硕士学位 论文】 武汉理工大学 3. 涡轮增压器发展前景分析黄
13、智昊商用汽车 2004 年第 12 期 4.预测涡轮增压柴油机增压匹配的一种方法苏浩伟华南理工大学学 报5.混合增压柴油机增压系统参数模拟计算研究赵付舟南京理工大 学学报2009 年 10 月 6.船舶内燃机仿真及其应用. 高效洪北京:人民交通出版社，1993 7过程系统建模与仿真. 陈宗海 中国科学技术大学出版社，2002 年 8.Characteristics of exhaust gas pulsation of constant pressure turbocharged diesel engines T.Azuma, YTokunaga and T.YuraASME J. Engin
14、e Power, t 02(Oct 1980) 9.增压锅炉涡轮增压机组电液伺服控制系统建模与仿真 李罕皞; 王银 燕; 冯永明 哈尔滨工程大学动力与能源学院 【期刊】 节能技术 2007-01-26 10.Z6V1902 型柴油机增压匹配的试验研究 宋静波济南柴油机厂 期刊柴油机2006-11-17 11.16V 柴油机增压匹配与排气系统的研究开发王娅萍 山东大学 【硕 士】山东大学 12.车用柴油机增压匹配数值模拟研究 王军; 苏铁熊; 张俊跃中北大学机 电工程学院【期刊】内燃机工程 2007-10-15 13.4100AZ 型柴油机涡轮增压匹配与性能优化的试验研究周敏勇; 戚 文星; 朱
15、明基; 彭忠康; 孔桂香; 周明涛 上海铁道学院【期刊】内燃机 工程 1992-12-30 14. 基于伪键合图的内燃机建模与仿真 严运兵; 王仲范; 杜传进; 胡晓林 武汉理工大学汽车工程学院 【期刊】内燃机工程 2004-10-15 15. 涡轮增压器与燃气发动机的匹配及主要增压参数的计算 苏展望; 庞 志伟; 郭军良; 徐树伟胜利油田胜利动力机械有限公司 【期刊】内燃机 与动力装置2008-10-15 16. 废气涡轮增压器与高增压四冲程柴油机的匹配 EBode; 李明海 【期武汉理工大学学士学位论文刊】国外内燃机车 1988-04-30 17.涡轮边界条件对柴油机涡轮增压系统模拟计算影
16、响的研究 赵小伟; 蒋德明; 林杰伦西安交通大学动力机械工程系 【期刊】西安交通大学学 报1987-05-01 18.MAN BDeng Da Wei ;Key Laboratory of Power Machinery and Engineering进进 度度 安安 排排1-3 周开题报告、英文翻译、文献综述4-8 周构思完成舶柴油主机及其透平增压器配合特性的数学模型9-12 周完成船舶柴油主机及其透平增压器配合特性计算机仿真程 序设计，撰写毕业论文。13-15 周论文初稿交指导教师审阅，然后修改定稿，装订成册16 周论文终稿及设计图交评阅教师审阅17-18 周毕业答辩指导教师指导教师 意见意见签名：年月日系系 主主 任任 意见意见系主任签名：年月日武汉理工大学学士学位论文目录摘要.1 Abstract2 1 绪论.31.1 国内外柴油机工作过程模拟计算的现状与发展32当前涡轮增压器的前景分析.52.1 船舶涡轮增压器的发
