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柴油机是舰艇的主要动力装置之一,对舰用柴油机的研究除了实验方法外,仿真计算也是一种非常重要的研究手段。目前,发动机仿真软件已有多种,商用仿真软件由于不能对源代码进行修改,因此不利于研究的深入和算法的改进。本论文开发的是面向对象发动机仿真软件,具有自主知识产权,弥补了商业软件的不足,方便了用户的使用,提高了仿真计算的效率。
通过本论文,完成的主要研究任务有:
1.设计了舰用柴油机面向对象仿真软件的结构和实现原理。制定了仿真软件的流程,主要是模型图的编辑、参数设定、预处理、程序运行和后处理等,并对流程的实现方法做了详细的说明。通过对不同发动机结构的分析,并结合数据结构和算法,将发动机实际系统合理地离散成若干基本模块,并且确定了它们的相互关系和模块属性,形成发动机的基本模块库。设计了模型图的结构描述方法,如进排气管的识别,管接头类型的区分,管路结构的形成等。
2.使用Visual C++实现了面向对象发动机仿真软件。根据软件的设计,以软件的编写过程为主线,介绍了编写的主要步骤和使用的关键技术。除了实现软件设计阶段制定的功能外,还根据需要完成了基本变量和环境的设置,位置类、命令类和模块创建类的实现,模块的移动、重画和删除函数的定义,文件存储和内存管理等。通过这些工作,得到了面向对象发动机仿真软件。
3.以D6114柴油机为对象,进行了实验和仿真计算验证。通过对该机的实验,获得了它的主要性能参数、第一缸示功图、涡轮前排气压力波等数据。然后使用仿真软件对该柴油机进行了仿真计算,结果表明仿真软件达到了预期的设计目标,主要功能均已实现。
4.对16VPA6-STC柴油机进行了校核计算。校核计算的结果表明仿真软件能用于舰用柴油机的仿真计算。还初步研究了涡轮相继增压系统(STC)中涡轮增压器启闭的切换点的选择。