分体式涡轮增压对船舶柴油机工作特性影响的数值模拟

为提升传统废气涡轮增压柴油机低负荷工况性能及瞬态响应特性,以某船舶推进柴油机为研究对象,建立并试验校准其一维数值仿真模型。提出了以系统综合油耗量最优为目标的分体式涡轮增压器运行策略确定方法,对比分析了采用分体式涡轮增压后柴油机各主要性能及排放参数的变化。结果表明:以柴油机各限值参数为约束,采用离散网格法可有效确定柴油机各工况下压气机及涡轮最佳运行转速,使系统综合能耗达到最优水平。由于分体式涡轮增压系统能量转化环节较多,采用该增压方式后,柴油机推进特性50%、75%、100%负荷下,系统综合油耗量呈上升趋势。但在推进特性25%负荷下,系统综合油耗量较传统废气涡轮增压可降低3%。低转速下柴油机最大允许运行功率可显著升高,在400 r/min~600 r/min范围内可提升100%。瞬态特性方面,采用分体式涡轮增压后,柴油机转速由450 r/min加载至1 000 r/min所需时间可从70 s降低至12 s。