提高柴油机升功率最有效的手段之一是提高增压压力,但随着高压比、高效率涡轮增压器的采用,增压器与柴油机的匹配矛盾更加突出。涡轮增压器不能满足柴油机全工况运行的需要,使部分负荷扭矩不足,热负荷增大。为了改善柴油机的部分负荷性能,使其更好地满足作为船用主机的性能要求,本文提出以TBD234V12柴油机为基础,研究船用V型柴油机采用大小涡轮相继增压,实现三区增压的可行性。首先建立增压柴油机各个子系统的数学模型,采用零维模型建立了缸内工作过程的计算模型;采用一维非定常流动模型对进、排气管中的气体流动进行建模,并且使用有限容积法离散了偏微分控制方程;根据废气涡轮增压器的平衡条件,建立了废气涡轮增压器的数学模型。其次应用GT-Power仿真软件建立了柴油机的稳态常规增压模拟计算模型,通过柴油机常规增压的试验数据对模型进行了校核,并且对该型机按N_e=Cn~3螺旋桨特性进行了多组大小涡轮增压器的匹配研究,增压器选取Garrett公司的T系列涡轮增压器,根据柴油机在压气机特性图上的匹配运行线以及按螺旋桨运行时柴油机的性能参数选出了较佳的增压器。最后,对采用大小涡轮相继增压系统的TBD234V12柴油机进行负荷特性以及限制特性的仿真计算,研究柴油机采用小增压器工作,大增压器工作,以及两台增压器同时工作时的扭矩,功率,油耗等性能参数的变化,并且在两者的基础上绘制出了柴油机处于这三种工作状态下的万有特性曲线。结果表明,采用大小涡轮相继增压系统后,功率范围扩大,低油耗区扩大,在764r/min～1500 r/min转速时1TC状态在整个扭矩范围内油耗均比2TC的低,并且在中低转速高负荷区域内排气温度降低。可见采用大小涡轮增压技术是改善高P_e柴油机低工况性能,拓宽柴油机运行范围的有效措施。