SEMT Pielstick公司成功应用Flowmaster进行发动机内流系统与系统装置设计的研究 

SEMT Pielstick公司是一家法国公司，对高性能工业柴油发动机的进行设计和生产。该公司在圣纳泽尔(法国西部港市)的工厂拥有大约1000名员工，年营业额大约1.3亿法郎。

SEMT Pielstick公司生产两类发动机：高速和中速发动机，下面是这两类发动的主要应用市场：

1.        地铁——柴电机车；

2.        民用航海——油轮、轮渡以及高速船舶；

3.        军用航海——潜艇、护卫舰以及辅助舰船；

4.        发电机设备——基本或备用发电机（核能、热能）

SEMT Pielstick公司使用Flowmaster进行分析可以追朔到1993年，近期该公司又购买了传热模块来增加软件的分析功能。到目前为止，该公司已建立了应用于其特定行业的流体材料数据库，包含润滑油、柴油机燃油、重燃油以及海水等等；并通过Flowmaster自定义元件的功能开发出其特定行业的一些元件，包含发动机、过滤器和三项恒温阀等元件。SEMT Pielstick公司使用Flowmaster主要进行两项分析：发动机内流系统和系统装备设计的研究。

发动机内流系统分析：

谈到发动机内流系统分析，不得不提到曲轴。曲轴是发动机润滑系统的一个重要的部分。润滑油在复杂的循环过程中通过曲轴，供应给主要的部件，流程如下：从轴承、连杆轴承、活塞、最后到达汽缸衬层。该公司使用Flowmaster对曲轴润滑油的循环系统进行建模仿真，包含两个边界以及18个标准元件。该公司的对发动机中复杂的油循环进行了分析研究，关于润滑系统对主汽缸的影响参数有了较深入的了解。

除润滑系统外，冷却系统也是发动机内流系统的一个重要部分。柴油发动机的冷却系统包含发动机气缸和衬层两部分。发动机衬层温度由其周围的水循环系统所控制，对于发动机的操作性和磨损有很大的直接影响。使用Flowmaster对此循环系统研究的目的在于认清管路的形状、以及改变衬层套管或无套管环境对循环系统的影响情况。研究结果表明改变衬层并不能对发动机中的流量产生影响。

Fig.1 SEMT Pielstick公司发动机产品

发电机组的系统装置设计

目前正在地中海的罗德建造的额定功率为71MW的柴电动力站，由于原设计方案太复杂且过于庞大。 因此，SEMT Pielstick公司向该客户提供另外一种设计方案且进行模拟验证，证实了在不同的工况下，这一新的解决方案有较大改进。

其中，SEMT Pielstick公司对泵和阀突然停止所引起的瞬态流态进行了模拟分析，并对系统中的水锤抑制装置设备进行了研究分析。该研究表明，旧方案中水锤抑制装置在正常的操作条件下是无用的。但是，为安全起见，旧方案中的一个稳压器被保留下来，而不是最初设计时所选用的两个。

另一方面，发电机组的排气系统十分重要。比如出口的背压对发动机的性能有很大的影响，无论是燃料消耗还是废气的温度。SEMT Pielstick公司使用Flowmaster建成的管路模型（包括：弯管、转接头、消声器和锅炉）进行分析研究。经分析证实，SEMT Pielstick公司所提供的方案可以使得发动机的背压维持在可接受的范围内。此外，利用Flowmaster进行分析可准确求出绝缘厚度，使得排气时，发动机外壁温度维持在一个安全的范围内。Flowmaster在这个系统设计的分析过程中的作用价值数百万的法国法郎，优化设计并突破了最初的限制，生成一套灵活的解决方案。

民用航海系统装置设计

最近，SEMT Pielstick公司为一艘SNCM公司大西洋造船厂的客轮提供引擎设备。该艘客轮1996年4月出产，长172米，25节巡航速度，可以携带2600名乘客。在旅游季节，其在马赛和科西嘉岛之间载客运行；而在淡季，其会在该区域进行巡航，并为于该区域召开的研讨会提供服务。

SEMT Pielstick 公司为该客轮提供四个PC 2.6B（内径400毫米）引擎，共 43MW的总功率（每个螺旋桨轴两个引擎）。SEMT Pielstick 公司在提供的发动机设备装有一个弹性的悬挂系统，使得发动机的振动不会传递到船体。SEMT Pielstick 公司除了发动机，悬架和联轴器，还为该客轮提供了所有的辅助系统，包括冷却，润滑和最后一级燃料处理系统。

发动机冷却系统十分复杂，它需消耗由引擎产生的未转化成机械能和废气的能量。由发动机的输出能量约占到输入能量的45％，排出废气中的能量是约占输入能量的30％。这留下大约25％的能量，约 7兆瓦，将由冷却系统排放到环境中消散，比如消散在海中。

冷却系统包括三个冷却循环过程：

■高温循环——发动机，锅炉，空气冷却器领先的阶段

■低温循环——油，螺旋桨，减速机齿轮，第二级空气冷却器

■海水循环

前两个循环过程中采用淡水。

Flowmaster网络图：BJ 18PC2.6B SNCM