本论文以降低船舶柴油机高能耗、适应国际造船的新规范为目标,开展船舶柴油机余热利用系统的基础研究。本论文所涉及的柴油机余热利用系统将柴油机排气余热转化为电能,以最大循环发电量为目标函数,从系统所采用的工质入手,对比选取最优化的柴油机余热利用系统。本论文开展了蒸汽动力循环系统研究、ORC系统研究和超临界CO2循环系统研究。蒸汽动力循环系统研究包括了单压蒸汽动力循环系统和双压蒸汽动力循环系统,ORC系统研究包括纯工质循环系统和非共沸循环系统,其中纯工质循环系统采用R245fa作为循环工质,非共沸循环系统采用R245fa/R601作为循环工质,以最大发电功率为目标函数,优化各系统,给出优化参数,通过对比发现:就本论文输入条件来说,双压蒸汽系统相对于单压蒸汽系统更加适合柴油机余热利用系统;采用非共沸循环系统比纯工质循环系统要好;超临界C02回热循环的热效率、循环净功、工质流量都要高于基本循环。在研究单一循环的基础上,开展了蒸汽-ORC联合循环、SCO2-ORC联合循环。对比总循环净功大小,按照由大到小依次是.:蒸汽-ORC联合循环、SC02-ORC联合循环,针对设计输入,优选蒸汽-ORC联合循环。本论文给出余热利用循环系统的模拟方法,实现了编程模拟与流程模拟相互验证。在研究单一循环的基础上开展了联合循环的构建,更有效的回收柴油机排气、提高发电量,进一步达到降低船舶柴油机能耗、适应国际造船的新规范的目的。本论文利用流程经济分析软件对循环系统进行经济性分析,通过模拟得出各系统的价格,从经济性的角度优选适应于柴油机余热利用的循环系统。