本文以燃用非标高硫燃油的船用柴油机为研究对象，建立干式脱硫系统的轴向扩散塔模型，利用Fluent软件对初始流场进行仿真分析。结果表明：轴向扩散塔脱硫床层靠近进气管处的速度均匀性较差，平均速度均匀性指数为0.703。然后，采取三种安装冲孔板的方案对轴向扩散塔进行优化，具体位置由脱硫床层距冲孔板长度与进气管径的比值确定，本文选取的比值分别为0、3、6,结果表明：速度均性指数随比值的增大而提高，平均速度均匀性指数分别为0.697、0.836、0.955，方案三的优化效果最好，速度均匀性整体增加36%。最后，该装置在此基础上进行模块化处理，结果表明：此时平均脱硫效率达到99.93%以上，腔室更换对脱硫效率影响很小。

选择性催化还原技术是柴油机控制尾气中NOx排放的重要技术之一，然而使用该技术时尿素水溶液容易在排气管内形成沉积物，影响NOx转化效率和发动机性能。通过建立近似排气环境下尿素喷射模型及耦合尿素详细分解机理，分析了不同排气温度和流量条件下的尿素水溶液沉积风险和分解效率。结果表明，尿素沉积率随着排气温度的升高而减小，在较高的排气温度下甚至没有液膜形成；副产物的成分与温度密切相关；当温度为473K，尿素分解不活跃导致分解率降低；当温度高于673K，尿素分解率也较低，但是可以通过增加液滴停留时间提高尿素分解效率。排气流量主要影响尿素分解速度，进而影响尿素分解的时间尺度和NH3响应时间。

本文在定容弹台架上进行了甲醇闪急沸腾喷雾实验，研究发现背景压力的提高对喷雾雾束的扩散和蒸发有阻碍作用，燃料温度的提高使得喷雾扩散和蒸发速率提高并且喷雾锥角大幅增加，当燃料温度提高至353K以上时，喷雾产生较为强烈的闪急沸腾现象，内部与边缘汽化程度接近。在实际甲醇发动机中，可以通过提高燃料温度并利用闪急沸腾喷雾特性来提高喷雾雾化质量以解决冷启动问题并实现喷雾的精确控制。

柴油机的排气系统在水下时处于高背压运行环境，性能与在大气环境下的工况相比呈现显著差异。针对高背压环境下的柴油机性能恶化问题开展了高背压对柴油机性能影响规律研究。搭建了高背压环境下的涡轮增压柴油机性能研究台架，并对不同转速工况与不同背压环境下的柴油机性能规律进行了试验与研究。研究了不同高背压环境下柴油机性能与关键参数的变化规律，结果表明：高背压将显著恶化发动机输出功率，排气背压0.57bar工况下，输出功率降至大气环境工况的74.19%，且排温快速达到限制值；在高背压环境下，柴油机性能与缸内燃烧急剧恶化，因受涡前排温限制值影响，喷油量需减少，从而进一步影响柴油机性能。涡轮增压器的涡轮做功能量不足是导致高背压环境下柴油机性能恶化的主要原因。

涡轮增压技术作为提高发动机动力性、改善其经济性和排放的有效措施，已经成为国内外内燃机发展的重要方向。以涡轮增压器转子-浮环轴承系统为研究对象，采用软件Dyrobes建立了涡轮增压器转子-浮环轴承系统有限元模型，在不同的油槽方案下进行仿真。结果表明：涡轮增压器转子压气机端螺母的振幅最大；转速达到20000r/min，压气机端轴承的轴颈静平衡位置失去稳定，转速达到30000r/min，涡轮端轴承的轴颈静平衡位置失去稳定；使用带径向油槽的浮环轴承方案和在合理范围内降低润滑油的供油温度，能够有效抑制高转速下的次同步振动，降低转子的振动响应。

柴油机颗粒捕集器（DPF）捕捉颗粒后并不会立即氧化再生，受到高温排气氛围的长时间热作用。通过改变模拟排气中O2浓度和NOx浓度，同时改变老化的时长和温度，研究了热老化对柴油机碳烟氧化活性的影响规律。结果表明：随着氧气浓度的增高，碳烟氧化反应特征温度和活化能逐渐降低，其氧化活性上升；在纯NOx气氛中，随着NOx浓度的增加，碳烟起燃温度以及活化能呈下降趋势；NOx协同氧气作用时，碳烟起燃温度和活化能明显下降，较NOx单独作用效果更加明显；碳烟的氧化活性随老化时间的增加呈先下降再逐渐上升趋势。碳烟的氧化活性随老化温度的提升呈先快速增加后缓慢降低的趋势，不同的老化温度皆会提高碳烟的氧化活性。

随着船用中高速机强化指标不断提升以及多元化清洁燃料应用，活塞环/缸套工作条件更加恶劣，拉缸已成为船用中高速机最常见的故障模式之一。由于活塞环/缸套摩擦学系统的影响因素多且具有随机性和分散性，引发拉缸的机理复杂，缺乏拉缸预测及有效控制措施。本文从工程应用角度出发，通过拉缸失效机理分析，综合临界温度及膜厚比准则，确定了拉缸膜厚比模型及阈值。考虑活塞环/缸套摩擦学系统闭口间隙、侧隙等主要影响因素的分散性，基于拉丁方抽样及响应分析，获得了活塞环/缸套摩擦学系统最小膜厚比的统计分布特征及主要影响因素的敏感性。在此基础上，根据系统摩擦学理论，通过载荷控制、材料选型、表面结构设计以及润滑油选用，提出了拉缸控制措施，为船用中高速机拉缸预测及控制提供了理论及应用基础。

伴随经济社会发展，人类向大气中排放的二氧化碳等温室气体显著增加，加剧了以全球变暖为特征的气候变化，进而造成冰山融化、海平面上升、物种灭绝、极端气候等自然环境灾害增加，甚至生态系统失衡。根据ICCT数据显示，2012～2018年间，航运业温室气体从9.62亿吨增至10.56亿吨，增长9.3%，排放量全球占比从2.76%升至2.89%，船舶温室气体排放引起了国内外社会的高度重视。在此背景下，国际海事组织2018年审议通过GHG减排初步战略目标：拟通过执行新船能效设计指数（EEDI）后续阶段来降低船舶碳强度，预期国际航运温室气体排放尽快达到峰值并下降，到2050 年，温室气体年度总排放量与2008 年相比至少减少50%。我国也提出了二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和的减排目标。可以预期我国能源、工业、交通、建筑等领域都将加速能源低碳转型的进程。这对中国船舶动力而言，无论是远洋船，还是近海和内河船，均面临相似的压力，差异仅在于选择不同技术路径来满足不同国际或国内法规要求，本文将主要介绍近期船舶动力低碳技术方面的进展，为船舶动力行业选择最佳低碳发展路径提供支撑。

Abstract Purpose —With the continued increase of IC engine power density, enhancement of piston cooling capacity is more and more urgent for modern diesel engine. Because of considerable problems for large bore and high speed engines, an actual full-size piston oscillating cooling test bench was rarely carried out, and real flow pattern have not been obtained. The purpose of this paper is to study the real flow pattern of main propulsion marine diesel engine piston cooling cavity and validate CFD simulation model by experimental method. To analyze the heat transfer distribution of different district of cooling cavity and study how the cooling cavity structure affect heat transfer coefficient by simulation method. Design/methodology/approach — An actual full-size piston oscillating cooling of a main propulsion marine diesel engine test bench had been built to study the flow pattern and measure oil throughput. Substitute with the same viscous of actual working oil was used in test. Oscillating cooling of piston was simulated by 2-phase flow method by using Fluent software. The turbulence model SST k-ω is used. Simulation model was validated by flow pattern and oil throughput. The trend of different cooling cavity structure of HTC and filling ratio was analyzed. Findings — The simulation results are in good agreement with the experimental results in terms of the throughput data and the observable flow pattern in a strong turbulent state. By analyzing HTC in different area of simulation results, it is found that the peak value of heat transfer intensity on the surface is just behind the top dead point for the period time. Heat transfer coefficient of different district distribution had been obtained. As for cooling cavity structure, the results show that increasing the sectional area of outer cavity do help with the heat transfer of cooling effect. Increasing the connecting duct can increase the filling ratio, but little effect for inner cavity heat transfer. Originality/value — The 2-phase flow simulation model of piston cooling had been validated by test data on a full-size test bench. The HTC distribution simulation results of cooling cavity are valuable for thermal field prediction rapidly of similar piston structure. The HTC and filling ratio changing trend of different structural cooling cavity are valuable for cooling cavity optimization.

邮轮用电设备数量众多且复杂，这给发电机组选型匹配带来很大的难度，研究柴油发电机组和双燃料发电机组在机组选型中各自优势和劣势。在满足邮轮总体电力负载后，建立有关邮轮发电机组选型的EEDI、航速、机组初始投资、机组运行成本、邮轮正常运行可靠性、重量和体积7个指标，利用多目标遗传算法进行组合优化，优化结果表明双燃料发电机组的运行成本远远小于柴油发电机组，且EEDI值达到国际法规第三阶段的设计要求值，双燃料发电机组组合的体积和重量却大于柴油发电机组组合的体积和重量。