专栏

船用压燃式甲醇中速机燃烧及排放特性仿真

郭浩,吕馨卓,杨智远,江国和

针对甲醇缸内直喷压燃技术在中小负荷工况下不易压燃及容易失火等问题，以MAN公司的L23/30H型柴油机为目标机型构建三维仿真模型，分析压缩比和甲醇喷射时刻对缸内燃烧特性的影响。结果表明：合理提高压缩比有利于甲醇直接压燃着火； 在喷射时刻为30°时，缸温峰值和缸压峰值较大；随着甲醇喷射时刻的提前，发动机缸压峰值和缸温峰值升高；甲醇在30°喷射时，缸压峰值和缸温峰值较大，燃烧效率和指示热效率较高，NO_x、HC和CO排放较低。

2025,47(5):1-12[摘要][PDF  6078K](133)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.001

大风浪环境下船舶推进控制能耗优化

杨智远,王豪,瞿文东

根据船机桨匹配原理，建立一种基于非支配性优化算法的浪高2 m以上、蒲氏风级5级以上的大风浪海况下的船舶能耗优化灰箱模型。利用案例船过往大风浪海况下的船舶航行数据分别建立船舶油耗的白箱模型与黑箱模型，并将二者联用建立船舶油耗的灰箱模型。采用k-Medoids聚类算法对恶劣海况进行聚类，以船舶主机转速为优化变量，主机油耗和航速为优化目标，针对每种海况对非支配性遗传算法进行优化，获取各级海况下的最佳转速。结果表明，建立的模型在最恶劣的海况下，主机油耗减少21.9%，航速增加16.7%。因此，该模型可在优化恶劣海况下的船舶能效的同时减少航行时间，为实际恶劣海况中的操作提供有效解决方案。

2025,47(5):13-19[摘要][PDF  776K](86)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.002

船舶柴油机烟气脱硫系统的设计及分析

赵悦彤,张欣,夏天,卞修涛,张譞晖

阐述船舶柴油机烟气脱硫系统的原理和模型设计，在Aspen Plus软件中构建船舶柴油机烟气脱硫系统的仿真模型并对其进行系统模拟和优化。在原始模型的基础上，一定范围内通过烟气SO₂流量、反应温度、入口烟气含氧量、液气比、海水pH值的调整，分析其对于脱硫性能的影响，从而得到脱硫效率最高时的控制因素。研究结果可为船舶脱硫系统的优化设计提供理论指导，提升船舶运营的经济性。

2025,47(5):20-24[摘要][PDF  1026K](92)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.003

船舶直流系统保护策略

房硕,彭业红

相较于传统的交流系统，船舶直流系统在能源传输、系统简化、与新能源技术的集成方面展现出显著优势，但在故障检测、隔离和处理上等方面也面临着不同的技术难题。梳理船舶直流系统中可能出现的故障类型，分析这些故障对系统安全和稳定性的影响，并提出有效的保护策略，以提高船舶直流电力系统的安全性和可靠性。通过对现有技术和最新研究成果的综述，为船舶直流系统的设计和优化提供理论支持和实践指南。

2025,47(5):25-30[摘要][PDF  2018K](101)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.004

LNG船GCU燃气阀组室优化设计

陈育喜,白海泉,吴杰华

结合IEC 60092-502和IMO IGC Code标准，分析天然气焚烧塔（gas combustion unit，GCU）阀组室危险区域划分，详细阐述GCU燃气阀组室是否采用气锁的依据，并结合目前沪东中华建造的174 000 m³ LNG运输船和18 600 m³ LNG加注船实际的危险区域划分和舱室布置进行详细的说明。对气锁的方案和相关的安全配置及无气锁的方案和相关的安全配置进行详细的说明，并对两种方案相关的配置和成本进行比较。基于船级社认证，2个方案在安全性上均满足相关的规范和规则的要求，因此在客户无要求并承担成本的前提下，首选无气锁的方案，为LNG船更有价格竞争力提供技术和理论依据。

2025,47(5):31-36[摘要][PDF  3474K](97)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.005

燃料电池在大型LNG船舶动力系统中的应用可行性研究

白海泉,窦旭,井雷雷

探讨采用固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell ，SOFC） 替代发电机成为船舶主动力源在大型LNG船舶上的可行性。分析SOFC目前发展现状及所存在问题，在假设SOFC寿命能够突破50 000 h的基础上，将燃料电池在船舶上进行布置并与传统LNG在功率、燃料利用、碳排放和经济性等方面进行比较，分析对比燃料电池在大型LNG船上应用的可行性。

2025,47(5):37-44[摘要][PDF  2200K](94)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.006

拉式全回转推进器安装工艺

朱汉卿,李康,陈育喜

为合理规划推进器安装，基于14 000 m3 LNG加注运输船实船项目，提出一种先在内场将部分船体结构与推进器设备预制成一个完整组件，然后再将设备-结构组件吊装至船上进行定位、安装的工艺。在紧凑的焊接空间，在既定半船起浮计划下高效地完成了该船全回转推进器的安装。创新性地提出水密套筒工艺，有效解决了推进器与外板间不同空间平面的水密结构衔接问题。研究成果可为类似船型的推进器安装提供参考。

2025,47(5):45-51[摘要][PDF  2545K](90)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.007

“双碳”动力

高压SCR系统反应器前后管路CAE强度校核

王兴,吴京懋,李明祥

聚焦高压SCR反应器前后配置的水平与竖直两种管路布局，运用CAE软件进行仿真计算，研究管路的机械应力和耦合应力，对支架的支反力及弯矩进行计算，校核管路及支架在实船应用中的强度适应性。结果表明，在耦合工况条件下，温度梯度对热应力和材料的刚度产生影响，导致管路与支架的应力水平显著上升。对比分析发现，相较于竖直布置的管路，水平布局对支架造成的应力较小。本研究为优化管路设计、增强结构强度提供了科学依据和实用指导。

2025,47(5):52-59[摘要][PDF  5062K](65)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.008

专栏

船用压燃式甲醇中速机燃烧及排放特性仿真

郭浩,吕馨卓,杨智远,江国和

针对甲醇缸内直喷压燃技术在中小负荷工况下不易压燃及容易失火等问题，以MAN公司的L23/30H型柴油机为目标机型构建三维仿真模型，分析压缩比和甲醇喷射时刻对缸内燃烧特性的影响。结果表明：合理提高压缩比有利于甲醇直接压燃着火； 在喷射时刻为30°时，缸温峰值和缸压峰值较大；随着甲醇喷射时刻的提前，发动机缸压峰值和缸温峰值升高；甲醇在30°喷射时，缸压峰值和缸温峰值较大，燃烧效率和指示热效率较高，NO_x、HC和CO排放较低。

2025,47(5):1-12[摘要][PDF  6078K](133)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.001

大风浪环境下船舶推进控制能耗优化

杨智远,王豪,瞿文东

根据船机桨匹配原理，建立一种基于非支配性优化算法的浪高2 m以上、蒲氏风级5级以上的大风浪海况下的船舶能耗优化灰箱模型。利用案例船过往大风浪海况下的船舶航行数据分别建立船舶油耗的白箱模型与黑箱模型，并将二者联用建立船舶油耗的灰箱模型。采用k-Medoids聚类算法对恶劣海况进行聚类，以船舶主机转速为优化变量，主机油耗和航速为优化目标，针对每种海况对非支配性遗传算法进行优化，获取各级海况下的最佳转速。结果表明，建立的模型在最恶劣的海况下，主机油耗减少21.9%，航速增加16.7%。因此，该模型可在优化恶劣海况下的船舶能效的同时减少航行时间，为实际恶劣海况中的操作提供有效解决方案。

2025,47(5):13-19[摘要][PDF  776K](86)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.002

船舶柴油机烟气脱硫系统的设计及分析

赵悦彤,张欣,夏天,卞修涛,张譞晖

阐述船舶柴油机烟气脱硫系统的原理和模型设计，在Aspen Plus软件中构建船舶柴油机烟气脱硫系统的仿真模型并对其进行系统模拟和优化。在原始模型的基础上，一定范围内通过烟气SO₂流量、反应温度、入口烟气含氧量、液气比、海水pH值的调整，分析其对于脱硫性能的影响，从而得到脱硫效率最高时的控制因素。研究结果可为船舶脱硫系统的优化设计提供理论指导，提升船舶运营的经济性。

2025,47(5):20-24[摘要][PDF  1026K](92)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.003

船舶直流系统保护策略

房硕,彭业红

相较于传统的交流系统，船舶直流系统在能源传输、系统简化、与新能源技术的集成方面展现出显著优势，但在故障检测、隔离和处理上等方面也面临着不同的技术难题。梳理船舶直流系统中可能出现的故障类型，分析这些故障对系统安全和稳定性的影响，并提出有效的保护策略，以提高船舶直流电力系统的安全性和可靠性。通过对现有技术和最新研究成果的综述，为船舶直流系统的设计和优化提供理论支持和实践指南。

2025,47(5):25-30[摘要][PDF  2018K](101)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.004

LNG船GCU燃气阀组室优化设计

陈育喜,白海泉,吴杰华

结合IEC 60092-502和IMO IGC Code标准，分析天然气焚烧塔（gas combustion unit，GCU）阀组室危险区域划分，详细阐述GCU燃气阀组室是否采用气锁的依据，并结合目前沪东中华建造的174 000 m³ LNG运输船和18 600 m³ LNG加注船实际的危险区域划分和舱室布置进行详细的说明。对气锁的方案和相关的安全配置及无气锁的方案和相关的安全配置进行详细的说明，并对两种方案相关的配置和成本进行比较。基于船级社认证，2个方案在安全性上均满足相关的规范和规则的要求，因此在客户无要求并承担成本的前提下，首选无气锁的方案，为LNG船更有价格竞争力提供技术和理论依据。

2025,47(5):31-36[摘要][PDF  3474K](97)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.005

燃料电池在大型LNG船舶动力系统中的应用可行性研究

白海泉,窦旭,井雷雷

探讨采用固体氧化物燃料电池（solid oxide fuel cell ，SOFC） 替代发电机成为船舶主动力源在大型LNG船舶上的可行性。分析SOFC目前发展现状及所存在问题，在假设SOFC寿命能够突破50 000 h的基础上，将燃料电池在船舶上进行布置并与传统LNG在功率、燃料利用、碳排放和经济性等方面进行比较，分析对比燃料电池在大型LNG船上应用的可行性。

2025,47(5):37-44[摘要][PDF  2200K](94)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.006

拉式全回转推进器安装工艺

朱汉卿,李康,陈育喜

为合理规划推进器安装，基于14 000 m3 LNG加注运输船实船项目，提出一种先在内场将部分船体结构与推进器设备预制成一个完整组件，然后再将设备-结构组件吊装至船上进行定位、安装的工艺。在紧凑的焊接空间，在既定半船起浮计划下高效地完成了该船全回转推进器的安装。创新性地提出水密套筒工艺，有效解决了推进器与外板间不同空间平面的水密结构衔接问题。研究成果可为类似船型的推进器安装提供参考。

2025,47(5):45-51[摘要][PDF  2545K](90)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.007

“双碳”动力

高压SCR系统反应器前后管路CAE强度校核

王兴,吴京懋,李明祥

聚焦高压SCR反应器前后配置的水平与竖直两种管路布局，运用CAE软件进行仿真计算，研究管路的机械应力和耦合应力，对支架的支反力及弯矩进行计算，校核管路及支架在实船应用中的强度适应性。结果表明，在耦合工况条件下，温度梯度对热应力和材料的刚度产生影响，导致管路与支架的应力水平显著上升。对比分析发现，相较于竖直布置的管路，水平布局对支架造成的应力较小。本研究为优化管路设计、增强结构强度提供了科学依据和实用指导。

2025,47(5):52-59[摘要][PDF  5062K](65)

10.12374/j.issn.1001-4357.2025.05.008