专栏

甲醇/聚甲氧基二甲醚二元燃料喷射参数对船用中速机的性能影响

郭浩,尚钲达,杨智远,苏弘,李长熊

甲醇/聚甲氧基二甲醚（polyoxymethylene dimethyl ether，PODE）二元燃料结合了甲醇高挥发性、高汽化潜热与PODE高十六烷值、高含氧量的优势，在船用发动机应用中展现出同时降低氮氧化物（NO_x）和碳烟（soot）排放的巨大潜力。本文以船用4135ACa型柴油机为研究对象，系统研究喷射正时与喷射规律对燃用甲醇/PODE二元燃料时发动机燃烧与排放特性的影响规律。研究结果表明：缸压和平均温度峰值随燃料喷射正时的提前明显升高，对应的峰值相位提前。喷射正时的推迟恶化了缸内的燃烧情况，减少了高温区域的生成，导致NO_x排放量减少。随着二元燃料喷射正时的推迟，soot的生成峰值呈上升趋势。在燃料二次喷射规律下，缸内最高燃烧压力最大。二元燃料采用二次喷射规律时，缸内平均燃烧温度较高，较高的温度和充足的氧气导致热力型NO_x排放增加。

2026,48(4):1-9[摘要][PDF  3666K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.001

典型干线集装箱船油耗与排放仿真分析

吴菲,张譞晖,于瑶,卞修涛,陈孟山

针对航运业节能减排的需求，以江南造船建造的典型干线集装箱船为研究对象，建立船舶能效仿真模型，实现对集装箱船在近真实海况环境下航行的油耗与排放预测，分析不同航线（美东、美西、南美）及不同能源效率技术设备配置对船舶油耗与排放的影响，并基于设备投资成本、油价及碳税等开展经济性分析。结果表明：不同航线船舶能效水平的差异关键在于航速占比，中低速航行更省油，美西航线船舶能效营运指数最低；在所有航线上，空气润滑系统均能显著降低油耗和排放，优化量最高达10%；副机废气锅炉、空气润滑系统和轴带发电机设备配置的综合效果最佳，油耗和船舶能效营运指数均降低12.7%，且投资回报周期较短，若投资成本充裕，推荐此配置方案。研究结果可为集装箱船的能效优化设计提供技术支撑。

2026,48(4):10-17[摘要][PDF  2639K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.002

基于船舶碳捕集系统的少水吸收剂再生能耗优化

席晴,郭浩,葛东晓,杨智远,沈宇航

针对船舶柴油机废气CO?捕集中单乙醇胺（MEA）水溶液再生能耗高的问题，本文提出采用乙二醇（EG）作为有机溶剂形成MEA少水吸收剂。基于ASPEN HYSYS建立MAN B&W 6S35ME-B9型船用柴油机碳捕集系统模型，通过数值模拟与试验研究相结合的方法，分析乙二醇质量分数对CO?解吸能耗的影响规律。研究结果表明：当MEA水溶液在循环流量为60 m3/h、再生热负荷为9 GJ/h工况下，CO?吸收效率为77%，再生能耗为5.8 GJ/t；添加50%乙二醇形成少水吸收剂后，模拟与试验的再生能耗分别降低14.8%和11%；通过系统参数优化，在再生热负荷为6 GJ/h、吸收液循环流量为80 m3/h、再生塔操作压力0.09 MPa条件下，CO?吸收效率为78%，再生能耗可进一步降至3.85 GJ/t。研究表明，少水吸收剂能有效降低船舶碳捕集系统的再生能耗，具有工程应用潜力。

2026,48(4):18-27[摘要][PDF  3916K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.003

基于AMESim的大型船用低速机液压排气机构动力学建模与仿真

刘泽林,陈文哲,张茂,李瑞,姚崇

基于多学科仿真平台AMESim，构建大型船用低速柴油机液压排气机构的精细化动态模型，涵盖液压驱动单元、溢流阀、电磁换向阀及多级活塞执行机构等核心组件。针对气阀动力学特性优化需求，系统探究关键参数的影响机制。研究结果表明，液压参数主要控制驱动力和位移响应速度，机械参数决定最大开度和惯性特性，二者协同作用显著影响气阀动态性能，为液压排气机构的动态优化与抗振设计提供理论依据。

2026,48(4):28-36[摘要][PDF  2723K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.004

“双碳”动力

iCER系统水平衡及废水中和

张文博,邢如月

针对WinGD公司X82DF-2.0发动机废气再循环智能控制（intelligent control by exhaust recycling ，iCER）系统燃气模式下的废水产量与碱液消耗问题，使用ASPEN PLUS化工计算软件对iCER系统建模，并对ISO与热带两个工况进行水平衡及废水中和过程仿真。水平衡计算结果与WinGD提供的GTD软件计算数据一致，可为水处理装置选型提供依据。通过优化中间工艺过程参数，将基于废水中和计算的碱液消耗率降低52.7%。该研究结果可为水处理装置选型及航次碱液储备量规划提供理论支撑。

2026,48(4):37-42[摘要][PDF  1075K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.005

船用甲醇燃料发动机排气后处理技术

魏冕,肖照宇,吕馨卓,涂世恩,沈腾

低碳零碳能源已经成为航运业未来发展趋势，但同时也带来污染物排放问题，船舶排气污染物治理是绿色航运发展的关键挑战。现有的甲醇/柴油双燃料发动机排气中不仅有氮氧化物等常规污染物，还有甲醇、甲醛等非常规碳氢污染物，本研究介绍一种甲醇发动机排气中非常规碳氢污染物与氮氧化物协同处理技术，利用排气中甲醇/甲醛作为还原剂，在催化剂作用下进行催化还原反应，将两类污染物进行同步处理。通过搭建气固试验台架研究不同催化剂空速、反应温度、气体组分等工况下催化反应的影响，结果表明，在空速为12 000 h^-1、NO_x体积分数为2 000×10^-6、甲醇体积分数为4 000×10^-6、甲醇与NO_x的体积分数比为2∶1、水分体积分数为5％、氧体积分数为10％的工况下，NO_x转化效率达80%以上（最高90%）。该技术的推广应用可使甲醇燃料发动机后处理系统的紧凑性、经济性和使用便利性大大提高，为船舶高效减排提供创新解决方案。

2026,48(4):43-49[摘要][PDF  2140K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.006

结构与可靠性

某大型中速机轴瓦气蚀防控

张东兴,屠丹红,牛军军,宁鹏

以某中速机第3档主轴瓦气蚀损伤为研究对象，揭示其形成机理并提出优化方案，并基于Flomaster软件构建一维CFD模型，仿真显示主轴颈压力波动幅度达0.78 MPa，负压区（0.24 MPa）直接导致气泡生成并在曲轴旋转过程中溃灭，形成典型“双肾形”气蚀损伤斑块。针对此问题，提出4项改进措施：将主轴颈油孔直径扩展至36 mm，消除油路突扩导致的压力骤降；轴瓦油槽弧度增至25°，提升压力波动下限；将磨合层材料更换为抗气蚀性更强的SnSb11Cu4；优化电镀工艺并采用平板电镀瓦。试验验证表明，改进后气蚀损伤显著缓解，第3档主轴瓦下瓦气蚀完全消除。研究指出，轴瓦气蚀防控需协同优化流体参数与材料性能，规避油路突扩设计，并优先通过结构改进稳定压力波动。

2026,48(4):50-55[摘要][PDF  2371K](1)

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.007

某大缸径中速双燃料机进排气阀设计与优化

庞浩宇,程俊锋,石磊,牛军军

进排气阀的精确开闭时序与可靠密封是保障发动机高效换气与缸内密封完整性的关键。针对大缸径、高负载工况下进排气阀与阀座配合尺寸与公差设计，综合运用ABAQUS软件进行全尺寸精确建模仿真并开展全尺寸台架试验验证。重点验证极端工况下大尺寸气阀的接触应力分布、气阀相对变形特性。该研究为优化高转速、大缸径发动机气阀系统的动态性能与耐久性，提升其密封可靠性提供了技术依据。

2026,48(4):56-63[摘要][PDF  4291K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.008

专栏

甲醇/聚甲氧基二甲醚二元燃料喷射参数对船用中速机的性能影响

郭浩,尚钲达,杨智远,苏弘,李长熊

甲醇/聚甲氧基二甲醚（polyoxymethylene dimethyl ether，PODE）二元燃料结合了甲醇高挥发性、高汽化潜热与PODE高十六烷值、高含氧量的优势，在船用发动机应用中展现出同时降低氮氧化物（NO_x）和碳烟（soot）排放的巨大潜力。本文以船用4135ACa型柴油机为研究对象，系统研究喷射正时与喷射规律对燃用甲醇/PODE二元燃料时发动机燃烧与排放特性的影响规律。研究结果表明：缸压和平均温度峰值随燃料喷射正时的提前明显升高，对应的峰值相位提前。喷射正时的推迟恶化了缸内的燃烧情况，减少了高温区域的生成，导致NO_x排放量减少。随着二元燃料喷射正时的推迟，soot的生成峰值呈上升趋势。在燃料二次喷射规律下，缸内最高燃烧压力最大。二元燃料采用二次喷射规律时，缸内平均燃烧温度较高，较高的温度和充足的氧气导致热力型NO_x排放增加。

2026,48(4):1-9[摘要][PDF  3666K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.001

典型干线集装箱船油耗与排放仿真分析

吴菲,张譞晖,于瑶,卞修涛,陈孟山

针对航运业节能减排的需求，以江南造船建造的典型干线集装箱船为研究对象，建立船舶能效仿真模型，实现对集装箱船在近真实海况环境下航行的油耗与排放预测，分析不同航线（美东、美西、南美）及不同能源效率技术设备配置对船舶油耗与排放的影响，并基于设备投资成本、油价及碳税等开展经济性分析。结果表明：不同航线船舶能效水平的差异关键在于航速占比，中低速航行更省油，美西航线船舶能效营运指数最低；在所有航线上，空气润滑系统均能显著降低油耗和排放，优化量最高达10%；副机废气锅炉、空气润滑系统和轴带发电机设备配置的综合效果最佳，油耗和船舶能效营运指数均降低12.7%，且投资回报周期较短，若投资成本充裕，推荐此配置方案。研究结果可为集装箱船的能效优化设计提供技术支撑。

2026,48(4):10-17[摘要][PDF  2639K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.002

基于船舶碳捕集系统的少水吸收剂再生能耗优化

席晴,郭浩,葛东晓,杨智远,沈宇航

针对船舶柴油机废气CO?捕集中单乙醇胺（MEA）水溶液再生能耗高的问题，本文提出采用乙二醇（EG）作为有机溶剂形成MEA少水吸收剂。基于ASPEN HYSYS建立MAN B&W 6S35ME-B9型船用柴油机碳捕集系统模型，通过数值模拟与试验研究相结合的方法，分析乙二醇质量分数对CO?解吸能耗的影响规律。研究结果表明：当MEA水溶液在循环流量为60 m3/h、再生热负荷为9 GJ/h工况下，CO?吸收效率为77%，再生能耗为5.8 GJ/t；添加50%乙二醇形成少水吸收剂后，模拟与试验的再生能耗分别降低14.8%和11%；通过系统参数优化，在再生热负荷为6 GJ/h、吸收液循环流量为80 m3/h、再生塔操作压力0.09 MPa条件下，CO?吸收效率为78%，再生能耗可进一步降至3.85 GJ/t。研究表明，少水吸收剂能有效降低船舶碳捕集系统的再生能耗，具有工程应用潜力。

2026,48(4):18-27[摘要][PDF  3916K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.003

基于AMESim的大型船用低速机液压排气机构动力学建模与仿真

刘泽林,陈文哲,张茂,李瑞,姚崇

基于多学科仿真平台AMESim，构建大型船用低速柴油机液压排气机构的精细化动态模型，涵盖液压驱动单元、溢流阀、电磁换向阀及多级活塞执行机构等核心组件。针对气阀动力学特性优化需求，系统探究关键参数的影响机制。研究结果表明，液压参数主要控制驱动力和位移响应速度，机械参数决定最大开度和惯性特性，二者协同作用显著影响气阀动态性能，为液压排气机构的动态优化与抗振设计提供理论依据。

2026,48(4):28-36[摘要][PDF  2723K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.004

“双碳”动力

iCER系统水平衡及废水中和

张文博,邢如月

针对WinGD公司X82DF-2.0发动机废气再循环智能控制（intelligent control by exhaust recycling ，iCER）系统燃气模式下的废水产量与碱液消耗问题，使用ASPEN PLUS化工计算软件对iCER系统建模，并对ISO与热带两个工况进行水平衡及废水中和过程仿真。水平衡计算结果与WinGD提供的GTD软件计算数据一致，可为水处理装置选型提供依据。通过优化中间工艺过程参数，将基于废水中和计算的碱液消耗率降低52.7%。该研究结果可为水处理装置选型及航次碱液储备量规划提供理论支撑。

2026,48(4):37-42[摘要][PDF  1075K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.005

船用甲醇燃料发动机排气后处理技术

魏冕,肖照宇,吕馨卓,涂世恩,沈腾

低碳零碳能源已经成为航运业未来发展趋势，但同时也带来污染物排放问题，船舶排气污染物治理是绿色航运发展的关键挑战。现有的甲醇/柴油双燃料发动机排气中不仅有氮氧化物等常规污染物，还有甲醇、甲醛等非常规碳氢污染物，本研究介绍一种甲醇发动机排气中非常规碳氢污染物与氮氧化物协同处理技术，利用排气中甲醇/甲醛作为还原剂，在催化剂作用下进行催化还原反应，将两类污染物进行同步处理。通过搭建气固试验台架研究不同催化剂空速、反应温度、气体组分等工况下催化反应的影响，结果表明，在空速为12 000 h^-1、NO_x体积分数为2 000×10^-6、甲醇体积分数为4 000×10^-6、甲醇与NO_x的体积分数比为2∶1、水分体积分数为5％、氧体积分数为10％的工况下，NO_x转化效率达80%以上（最高90%）。该技术的推广应用可使甲醇燃料发动机后处理系统的紧凑性、经济性和使用便利性大大提高，为船舶高效减排提供创新解决方案。

2026,48(4):43-49[摘要][PDF  2140K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.006

结构与可靠性

某大型中速机轴瓦气蚀防控

张东兴,屠丹红,牛军军,宁鹏

以某中速机第3档主轴瓦气蚀损伤为研究对象，揭示其形成机理并提出优化方案，并基于Flomaster软件构建一维CFD模型，仿真显示主轴颈压力波动幅度达0.78 MPa，负压区（0.24 MPa）直接导致气泡生成并在曲轴旋转过程中溃灭，形成典型“双肾形”气蚀损伤斑块。针对此问题，提出4项改进措施：将主轴颈油孔直径扩展至36 mm，消除油路突扩导致的压力骤降；轴瓦油槽弧度增至25°，提升压力波动下限；将磨合层材料更换为抗气蚀性更强的SnSb11Cu4；优化电镀工艺并采用平板电镀瓦。试验验证表明，改进后气蚀损伤显著缓解，第3档主轴瓦下瓦气蚀完全消除。研究指出，轴瓦气蚀防控需协同优化流体参数与材料性能，规避油路突扩设计，并优先通过结构改进稳定压力波动。

2026,48(4):50-55[摘要][PDF  2371K](1)

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.007

某大缸径中速双燃料机进排气阀设计与优化

庞浩宇,程俊锋,石磊,牛军军

进排气阀的精确开闭时序与可靠密封是保障发动机高效换气与缸内密封完整性的关键。针对大缸径、高负载工况下进排气阀与阀座配合尺寸与公差设计，综合运用ABAQUS软件进行全尺寸精确建模仿真并开展全尺寸台架试验验证。重点验证极端工况下大尺寸气阀的接触应力分布、气阀相对变形特性。该研究为优化高转速、大缸径发动机气阀系统的动态性能与耐久性，提升其密封可靠性提供了技术依据。

2026,48(4):56-63[摘要][PDF  4291K]()

DOI:10.12374/j.issn.1001-4357.2026.04.008