摘要：對某型帶有排氣旁通的低速二沖程柴油機，采用柴油機復合動力渦輪技術，回收柴油機排氣能量。基于GT-POWER軟件對某低速二沖程柴油機進行仿真計算，以同時考慮燃油消耗率、柴油機功率、動力渦輪功率、系統總功率、系統熱效率、壓氣機喘振裕度的方式，尋找匹配點。結果表明：當動力渦輪噴嘴環當量直徑為50mm時，動力渦輪復合系統可在50%到100%工況回收排氣能量，額定工況下，旁通14.00%的廢氣，動力渦輪回收的功率為427.58kW，占原機的6.68%，動力渦輪回收比最大，復合系統的功率為6698.42kW，比原機提升了4.62%。

　　關鍵詞：低速二沖程柴油機;動力渦輪;排氣能量回收;匹配

　　0 引言

　　目前，大型低速二沖程柴油機的熱效率接近50%[1]，燃料燃燒產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，還可以發出大量的電，以供船舶設備的使用。余熱回收可實現節能減排，滿足國際海事組織的新要求，打造綠色船舶[2]。

　　大型低速柴油機排氣量大、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采用動力渦輪復合技術，能夠有效地回收排氣余熱。由于柴油機、動力渦輪和渦輪增壓器三者之間存在緊密的氣動聯系，動力渦輪的加入會使渦輪增壓器的可用排氣能量減少，會對整機的運行造成影響，因此需要進行柴油機與動力渦輪的匹配工作[3]。

　　本文基于GT-POWER軟件搭建某低速二沖柴油機的仿真模型，在此基礎上搭建動力渦輪并聯渦輪增壓器的仿真模型，分析動力渦輪噴嘴環當量直徑對整機性能的影響，考慮燃油消耗率(BSFC)、柴油機功率、動力渦輪功率、系統總功率、系統熱效率、壓氣機喘振裕度，不改變原機的渦輪增壓器，對加入的動力渦輪進行優化匹配。

　　1 柴油機復合動力渦輪系統仿真模型

　　1.1 柴油機仿真模型

　　研究對象為某低速二沖程柴油機，柴油機的基本技術參數如表1所示。

　　低速二沖程柴油機包括進排氣系統、柴油機本體、燃油噴射系統、渦輪增壓系統等[4]。燃燒模型采用“EngCylCombDIPulse”。應用GT-POWER軟件進行建模，柴油機整機模型如圖1所示。

　　完成該發動機的模塊化建模之后，按照試驗數據設置環境溫度、壓力、發動機轉速等參數，然后對螺旋槳推進特性100%工況、85%工況、75%工況、50%工況進行仿真計算。將計算結果與試驗數據進行對比校驗，誤差均在5%以內，表明該模型可用于柴油機復合動力渦輪的仿真計算。

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