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。

三维层析过程中，相机排布对重构结果有很大影响，本文根据三维层析重构过程中相机拍摄到的不同方位角的投影，计算了待测区域中未知体素数量，利用不同方位角的投影提出了一种相机排布优化方法，使得待测区域中的未知数区域最小，并利用模拟方法对其进行了验证。结果表明：投影所包围形成的未知数区域越小，三维重构结果的精度越高，在有限个相机的情况下，利用不同方向投影选取得到的最优排布方式计算得到的重构精度优于其他随机角度排布。

现今日益严格的排放法规要求三元催化转化器（three-way catalyst，TWC）具备应对一定时间加浓工况的能力，在应对加浓工况时，TWC需要消耗自身的储氧量。因此，需要对TWC内部的储氧量进行观测，进而对喷油量进行控制，使TWC内部的储氧量始终处于合适范围。基于TWC详细机理的传统储氧量模型计算复杂，参数标定工作量大，建模困难。因此，本文采用长短期记忆（LSTM）神经网络，构建了TWC储氧量观测模型。选取TWC上游废气的lambda、TWC上游排气压力、TWC前端载体温度、末端载体温度四组参数作为模型的输入，据此预测TWC下游的lambda变动以及其内部的储氧量变化。结果表明，所建立的LSTM神经网络模型能较为准确的预测下游的lambda变动与TWC内部的储氧量，选取的工况点储氧量最大预测均方根误差为0.0506，且仿真耗时为0.43秒，约为传统机理模型的10%。

为了使得增程器在发电工况下能够准确快速地响应功率请求指令，满足整车稳态和瞬态的动力需求，提出了一种电动汽车增程器发电功率动态控制策略。首先，采用前馈-反馈复合控制的方式实现了目标发电功率的闭环控制。然后，兼顾增程器的燃油经济性、NVH和排放，得到了增程器工作的最佳运行曲线和理论发电工作点。最后，采用电机转速-发动机扭矩的解耦控制方式，按照选定的增程器发电工作点将目标机械功率解耦成目标转速和目标扭矩来分别响应，通过对发动机和发电机的协调控制完成了增程器功率的响应和工作点的控制。试验结果表明，提出的控制策略可以控制增程器快速工作在理论发电工作点附近，稳态发电功率的最大偏差不超过0.5kW，瞬态调节时间小于3秒。

本文描述了一种用于内燃机缸内测量的三维层析成像方法的开发和验证，称为跨缸壁计算机层析成像(CICT)，以解决受限空间三维成像误差较大的问题。许多实际的层析成像问题需要在光学壁面上成像，光的折射可能会严重影响成像过程并破坏三维重构的结果。过去的工作主要集中在开放空间层析算法上，但这些算法并不能拓展到受限空间问题，除非对三维目标和二维图像（定义为“投影”）之间的成像过程进行适当的调整。本文首先提出的方法是建立一种描述目标光信号场与其投影之间映射关系的算法。CICT算法首先通过定量比较标定板通过光学气缸的测量投影和模拟投影来验证。然后分别用模拟火焰投影和层流锥形火焰投影对CICT重建方法进行了数值和实验验证。与由传统开放空间层析重构结果相比，CICT方法能够在高精度的情况下解决受限空间层析成像的问题。

三维层析技术通过获取火焰在空间不同方位上的二维投影，利用层析算法对火焰的空间结构进行反演以实现对火焰空间分布的还原。三维层析技术因其非入侵性以及在三维空间和时间上的高分辨率，被认为是未来内燃机光学诊断领域极具前景的技术手段。本文针对三维层析重构过程中相机位置标定精度的问题进行了深入研究并提出了一种基于重投影与真实投影相关性计算的定向角度修正算法，通过数值计算得到了相关性矩阵与角度误差的关系，实现了对相机角度误差的定向定量的修正。本研究还对修正算法进行了数值模拟，修正后的角度值都收敛到了真实值。

本文针对气阀式二冲程柴油机扫气效率和活塞热负荷问题开展了仿真和试验研究。首先使用CONVERGE软件对水平直气道结构内气体流动过程进行了分析，提出了气道优化方案，使扫气效率和缸内捕获率都得到提升；然后对活塞热负荷造成的熔顶故障进行了分析，发现熔顶的主要原因是大量混合气在活塞顶附近燃烧，导致活塞顶热负荷过高；通过对比活塞顶气侧温度和热通量，提出了燃烧室型线优化方案，并提供配合该燃烧室使用的喷油器喷孔方案，试验证明优化后的方案有效降低活塞顶热负荷，同时对发动机热效率效率有所提升。

为了应对传统燃料在柴油机上应用过程中遇到的来源与环境污染严重两个问题，甲醇/柴油混合燃料则提供了的更好的缓解途径。本文采用连续小波变换对单缸机的缸体振动信号进行时频分析，研究了不同工况下甲醇掺混比例变化对该柴油机振动特性的影响。经过频率分段得到不同燃料在高频、中频、低频段内振动峰值的变化。随着混合燃料中甲醇掺混比例的增大，高频段内，振动峰值先减小后增大；中频段内，振动峰值逐渐增大，在高负荷时有所减小；低频段内，振动峰值逐渐减小。