轮机徽拟肠的主机实时仿真算法 胡以怀，刘平健，胡先富 (上海海运学院轮机工程系，上海，200135) 摘 共 本文介绍了SMSC-2000型轮机模拟器的船舶主机柴油机工作过程容积法数学模型，包括 主机工作过程热力学模型、可变喷油定时模型和船机桨配合动力学模型.介绍了不同船舶污底、 风浪、舵角、浅窄航道、船舶吃水航行条件下的船机桨配合模型.并在此基础上提出了一种实时 仿真算法，以满足轮机模拟器在实际操作中运行时间长、累积误差小和运算速度高的要求.详细 介绍了这种仿真算法的实施过程，特别是主机缸内爆烧压力波形的实九游体育,九游体育股份有限公司,九游体育官方网站,九游Sports时再现方法. 关键词:船舶机械，华 工作过程 X 1 概述 轮机模拟器是现代化航海教育设施。运用轮机模拟器能有效、快速地培养现代高级轮 机管理人员己为实践所证明，运用模拟器的培训来替代船员的一部分海上经历，也已成为 国际、国内航海教育界的共识，并受到国际海事组织“MO)的特别矢注。根据新修订的STCW 国际公约.从2000年开始，对轮机长的资格考证，增加了轮机模拟器的实操评估项目。 SMSC-2000型轮机模拟器是上海海运学院在交通部的支持下，自行设计和研制成功的 大型机电设备仿真系统.整个模拟器实验室占地面积500m，包括模拟机舱、集控室和驾驶 室/教员室，设有现场操纵台、集控台、驾控台、大型辅机管系示教板、发电机屏、并车屏、 负载屏、应急屏和15个培训终端，完全满足中华人民共和国港口监督局对轮机长 “轮机模 拟器”实操评估的要求。该模拟器的仿真对象为中远集团上海远洋运输公司某2700TEU集 装箱船舶，其主机系统除正常运行工况之外，还可仿线个船舶主机的典型故障。本文即 介绍该系统的故障仿线.主机模型 仿真模型采用文献川介绍的柴油机工作过程容积法数学模型，它将多缸柴油机看着是一 系列由阀 (口)联接的热力空间组成。为更好地仿真船舶主机在部分工况特别是故障下的 热力状态，对原模型作了一些改进。 为考虑性能故障对主机燃烧过程的影响，引入燃烧有效系数。它表示完全燃烧的燃油 与实际喷入气缸的嫩油的比值，主要由气缸内过量空气系数a决定。幻‘ 506 ! 3a/5 (a1.25) . 刀 - 一 了 (1) 甘 I (a+1)/3 (1.25 ‘a ‘2) t 1 (a2) 改用了三角形燃烧模型。 士170M.35.nom_(p一%) p0.35AV 一r/ 0.35‘p ‘0.654}o (2) 鲁= 飞豁拾(，一%一0.35erp)十11M0 一n 0.1念(ygp一%一△P) 必0.654p( 其中最大放热率 Mao0.3475eq. 对燃烧起始角的计算采用可变喷油定时 ((VIT)模型。 一2 e0.66 蝙 - 一 4(-e+0.66)一2 0.66-e-0.91 (3) 50(e一0.91)/9一3 e0.91 式中e— 循环供油量Sf与标定工况循环供油量Sf。之比。 燃烧持续角 Ap(=△几(n/n0)0.5 (4) 机械效率 飞=0.4(n一60)x0.01+0.82 (5) 式中△G(o两为正常标定工况下的燃烧持续角和转速，n,n为计算工况下的机械效率和 转速。 扫气过程采用分区扫气模型，对增压器的压气机和废气透平采用离散化的试验数据。 根据闭路气路连接方式中的并联气路热力学守恒方程。即各元件进出口压力等于系统的进 出口压力，系统总流f等于元件流tI总和，系统出口温度等于各元件出口温度的流量平均 值，将原单涡轮增压器模型改为双并联涡轮增压器模型。 3.船机桨配合模型 根据2700TEU船舶试航报告，在清洁底、无波浪、无海流、风万不超过2级，吃水5.86m 时。船速为21.16knot.主机转速为93.3r/min·推算出螺旋桨转矩MP,螺旋桨推力几、 607 船体阻力R、螺旋桨消耗功率Po和主机指示功率P,分别为: Mp=3294K,,no 6 ( 几=3059.4K,n, 7 ( R=6.627v;·乙 8 ( P,=20686K,n二Y·R 9 ( P,=弓/(n0n.)=24393.6K,,n二Y·R 0 1 式中YR即表示船舶在不同航行条件和船体状态下的增益系数，有: (1)船舶污底 YR二1+(050931g另}0i;s2) (11) 式中t是使用时间 (从前一次清底开始)，年; (2)风浪 (12) Pa 式中a是风向与航向的夹角，度; (3)舵角 护 l ~ 0 1.0 U l l 0 e e ， 1.12 夕 (13) Y 月 - 工 j l 0 e s ， 弓 ﹄ 曰 1.25 w e e s 0 ， 0

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