船用低速机功率大、经济性好、工作稳定,成为大型远洋船舶主选的原动机。与传统四冲程柴油机的进排气阀换气方式不同,船用低速机采用扫气方式。例如,超长冲程低速机7G80ME-C作为大型船舶的主机,输出功率高,冲程达到了3.72m,增加了换气过程中缸内气体运动的行程,同时增加了换气过程的不稳定性。复杂的气体运动会影响换气过程的效果,进而影响低速机的燃烧过程和整机性能。现阶段缺乏对超长冲程低速机的换气过程理论和试验研究,开展船用超长冲程低速机换气过程的研究具有重要意义。本文主要基于智能船舶1.0研发专项,应用了直观性更强的CFD(计算流体力学)软件进行换气过程的三维仿真研究,研究了整个换气过程缸内的流动情况。通过计算发现,在换气过程中,气缸中心部位的废气残留会对换气过程造成较大影响。通过改变扫气口的数目和结构尺寸等建立了不同模型并进行计算,同时改变了主机的转速研究设计工况和非设计工况下的换气过程。通过对计算得到的三维结果和试验结果进行综合分析,总结了不同因素对于换气过程的影响规律。通过研究发现,超长冲程低速机的转速对换气过程影响明显,当转速增加时,扫气效率会降低。扫气口结构参数对换气过程也有明显影响,扫气口的仰角增加,气缸底部位置的清扫效果变弱,但是会提高整个换气过程的换气效率。当扫气口的倾角较小时,可以使气体流动路径靠近气缸中心轴线,提高中心轴线位置的扫气效果。扫气口数目会影响扫气过程的流通面积,与流通速度共同决定进气效果。在7G80ME-C中,扫气口数目为30的情况下可以在一定程度上改善扫气效率。相对于常用的低速机换气过程零维模型来说,本文采用CFD仿真建模方法对超长冲程低速机的研究,可以精确的获得超长冲程低速机换气过程流动情况以及换气效果,对换气过程缸内的流动过程细节以及气体流动引起的现象有进一步的了解。本文工作对超长冲程船用低速机的缸内流动的研究提供一定的理论支撑,对船用超长冲程低速机仿真建模的研究工作具有较高的学术价值。