船機(jī)槳匹配設(shè)計(jì)與冷卻系統(tǒng)優(yōu)化研究.pdf

1、柴油機(jī)是船舶的主要動力來源，螺旋槳是推進(jìn)船舶前進(jìn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，二者性能的好壞以及匹配效果如何將直接影響到船舶的營運(yùn)經(jīng)濟(jì)性能和航行安全性能；船舶冷卻系統(tǒng)是柴油機(jī)高溫受熱部件正常、高效運(yùn)行的重要保證，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型適當(dāng)與否將直接決定主機(jī)功率能否充分發(fā)揮。因此，船舶機(jī)槳匹配研究和冷卻系統(tǒng)研究越來越受到世界造船業(yè)和航運(yùn)業(yè)的重視，成為船舶科技領(lǐng)域的重要課題之一。 目前常用的螺旋槳圖譜匹配設(shè)計(jì)涉及大量圖、表及繁多復(fù)雜的計(jì)算公式，并且各圖

2、表有特定的適用范圍，不利于設(shè)計(jì)應(yīng)用和推廣；船舶冷卻系統(tǒng)中冷卻水流量、水泵排量等主要依據(jù)主機(jī)標(biāo)定點(diǎn)設(shè)計(jì)，而船舶在實(shí)際航行過程中主機(jī)主要運(yùn)行在部分負(fù)荷狀態(tài)，這樣就造成了冷卻能力過剩，冷卻水溫度過低，影響主機(jī)性能的發(fā)揮。為此，本論文以中速小功率船舶柴油機(jī)為研究對象，以船舶機(jī)槳匹配與冷卻系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)為題進(jìn)行船舶動力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)研究，主要內(nèi)容有： (1)船舶機(jī)槳匹配設(shè)計(jì)計(jì)算平臺的建立本論文基于船舶能量平衡問題分析，推導(dǎo)螺旋槳與船舶柴油機(jī)之

3、間能量傳遞關(guān)系，分析螺旋槳與柴油機(jī)的匹配設(shè)計(jì)。根據(jù)螺旋槳圖譜設(shè)計(jì)理論，依據(jù)荷蘭船模1973～1975年整理完成的B型螺旋槳新圖譜，參照母型船阻力特性曲線和螺旋槳尺寸計(jì)算設(shè)計(jì)船舶主機(jī)功率，考慮適當(dāng)修正選擇主機(jī)型號；根據(jù)選擇的主機(jī)參數(shù)校核計(jì)算螺旋槳尺寸和船舶最大航速。進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)后螺旋槳空泡校核、船舶航行特性分析及主機(jī)性能分析。建立船舶機(jī)槳匹配設(shè)計(jì)與分析計(jì)算平臺，并以200t駁船為例驗(yàn)證計(jì)算平臺的有效性和精確性。 (2)船舶冷卻系統(tǒng)

4、優(yōu)化分析本文基于傳熱理論計(jì)算氣缸壁在主機(jī)全負(fù)荷工況和部分負(fù)荷工況時熱負(fù)荷的變化規(guī)律，分析定流量冷卻和變流量冷卻對氣缸壁溫度的影響，提出實(shí)現(xiàn)變流量的設(shè)計(jì)方法。分析中冷器熱負(fù)荷隨環(huán)境溫度、進(jìn)氣流量、主機(jī)工況的變化規(guī)律，提出根據(jù)船舶航行環(huán)境、主機(jī)使用工況的中冷器控制方法?；趽Q熱器基本理論設(shè)計(jì)海淡水換熱器計(jì)算、校核框圖，為船舶冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺提供了計(jì)算基礎(chǔ)。根據(jù)主機(jī)散熱量和熱負(fù)荷設(shè)計(jì)海水泵選型計(jì)算流程，并基于航行環(huán)境的變化規(guī)律和航行經(jīng)濟(jì)性提出