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随着排放法规的逐步提升,天然气在船舶领域中的地位也在逐渐加重。目前天然气燃料的发展趋势主要影响中速发动机市场,特别是LNG船舶中已有成熟产品,如W?rtsil?公司的Flex-DF机与MAN公司的ME-GI机。本文将主要对W?rtsil?公司的Flex-DF机型进行研究,掌握低压喷射的低速二冲程双燃料发动机结构特点,采用仿真技术对40DF低速双燃料发动机进行方案设计以及性能分析。以W?rtsil?公司的RT-Flex50DF为基础,在此基础上对40DF低速双燃料发动机进行开发。收集了RT-Flex50DF以及X40-B低速双燃料发动机的相关资料,包括结构参数,试验数据等,利用GT-POWER软件建立了低速双燃料发动机仿真模型,实现了柴油模式以及天然气模式仿真计算。仿真模型建立完成后,通过比较RT-Flex50DF仿真结果与不同负荷工况下标定参数,验证模型正确性后,对40DF低速双燃料发动机进行计算及分析。由于40DF低速双燃料发动机缺乏相关实验数据,通过分析GTD数据库计算相似机型性能参数,分析在相同转速功率下,各个设计工况下以及不同运行模式下性能参数的变化趋势,通过灰色预测模型计算预测40DF低速双燃料发动机的性能参数的大致范围,并在缺乏实验数据条件下提出Wiebe燃烧模型和三角形燃烧模型的仿真方法,并通过与实验数据的对比,可以发现Wiebe燃烧模型以及三角形燃烧模型仿真结果准确性较高,而且相较与Wiebe燃烧模型,三角形燃烧模型调节过程更加简便。结合RT-Flex50DF和X40-B的参数特点,建立40DF仿真模型,对比分析仿真结果与灰色预测结果,确认参数接近且发展趋势一致,则证明40DF仿真模型计算结果合理可靠在40DF仿真模型的基础上,研究燃气模式稀薄燃烧下的发动机性能以及排放。由于喷油提前角对燃气消耗率影响重大,而过量空气系数对发动机进气量影响重大,因此分别分析喷油提前角和过量空气系数对稀薄燃烧下发动机性能、燃烧以及排放的影响。研究了燃气模式下克服环境条件的调制策略,通过仿真计算,研究了不同环境条件对发动机性能的影响,并在此基础上,制定了克服环境条件的调制策略,通过仿真计算,验证了策略是否可靠。