摘要：對(duì)某型帶有排氣旁通的低速二沖程柴油機(jī)，采用柴油機(jī)復(fù)合動(dòng)力渦輪技術(shù)，回收柴油機(jī)排氣能量。基于GT-POWER軟件對(duì)某低速二沖程柴油機(jī)進(jìn)行仿真計(jì)算，以同時(shí)考慮燃油消耗率、柴油機(jī)功率、動(dòng)力渦輪功率、系統(tǒng)總功率、系統(tǒng)熱效率、壓氣機(jī)喘振裕度的方式，尋找匹配點(diǎn)。結(jié)果表明：當(dāng)動(dòng)力渦輪噴嘴環(huán)當(dāng)量直徑為50mm時(shí)，動(dòng)力渦輪復(fù)合系統(tǒng)可在50%到100%工況回收排氣能量，額定工況下，旁通14.00%的廢氣，動(dòng)力渦輪回收的功率為427.58kW，占原機(jī)的6.68%，動(dòng)力渦輪回收比最大，復(fù)合系統(tǒng)的功率為6698.42kW，比原機(jī)提升了4.62%。

　　關(guān)鍵詞：低速二沖程柴油機(jī);動(dòng)力渦輪;排氣能量回收;匹配

　　0 引言

　　目前，大型低速二沖程柴油機(jī)的熱效率接近50%[1]，燃料燃燒產(chǎn)生的能量有大量被廢氣所帶走，如果合理利用這部分排氣能量，可以滿足制冷、制熱、制淡的要求，還可以發(fā)出大量的電，以供船舶設(shè)備的使用。余熱回收可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，滿足國(guó)際海事組織的新要求，打造綠色船舶[2]。

　　大型低速柴油機(jī)排氣量大、溫度較高、熱量多，為了保證渦輪增壓器不超速，需要將多余的排氣旁通，因此帶有排氣旁通的柴油機(jī)采用動(dòng)力渦輪復(fù)合技術(shù)，能夠有效地回收排氣余熱。由于柴油機(jī)、動(dòng)力渦輪和渦輪增壓器三者之間存在緊密的氣動(dòng)聯(lián)系，動(dòng)力渦輪的加入會(huì)使渦輪增壓器的可用排氣能量減少，會(huì)對(duì)整機(jī)的運(yùn)行造成影響，因此需要進(jìn)行柴油機(jī)與動(dòng)力渦輪的匹配工作[3]。

　　本文基于GT-POWER軟件搭建某低速二沖柴油機(jī)的仿真模型，在此基礎(chǔ)上搭建動(dòng)力渦輪并聯(lián)渦輪增壓器的仿真模型，分析動(dòng)力渦輪噴嘴環(huán)當(dāng)量直徑對(duì)整機(jī)性能的影響，考慮燃油消耗率(BSFC)、柴油機(jī)功率、動(dòng)力渦輪功率、系統(tǒng)總功率、系統(tǒng)熱效率、壓氣機(jī)喘振裕度，不改變?cè)瓩C(jī)的渦輪增壓器，對(duì)加入的動(dòng)力渦輪進(jìn)行優(yōu)化匹配。

　　1 柴油機(jī)復(fù)合動(dòng)力渦輪系統(tǒng)仿真模型

　　1.1 柴油機(jī)仿真模型

　　研究對(duì)象為某低速二沖程柴油機(jī)，柴油機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)如表1所示。

　　低速二沖程柴油機(jī)包括進(jìn)排氣系統(tǒng)、柴油機(jī)本體、燃油噴射系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)等[4]。燃燒模型采用“EngCylCombDIPulse”。應(yīng)用GT-POWER軟件進(jìn)行建模，柴油機(jī)整機(jī)模型如圖1所示。

　　完成該發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊化建模之后，按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置環(huán)境溫度、壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)，然后對(duì)螺旋槳推進(jìn)特性100%工況、85%工況、75%工況、50%工況進(jìn)行仿真計(jì)算。將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，誤差均在5%以內(nèi)，表明該模型可用于柴油機(jī)復(fù)合動(dòng)力渦輪的仿真計(jì)算。

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