相继增压技术是解决柴油机与增压器匹配矛盾、提高柴油机低工况性能的有效方法之一,对于大功率V型船用柴油机,相继增压技术更是一种最为经济可行的方法。本文以TBD234V12柴油机为研究对象,通过较为全面的理论计算和分析研究船用V型柴油机采用大小涡轮三区相继增压的可行性,为该机进行大小涡轮相继增压系统的试验研究提供参考依据。本文首先基于GT-Power软件建立了该机工作过程仿真模型,并根据该机的实验数据进行了验证。在此基础上挑选多组Garrett公司的GT系列涡轮增压器与柴油机进行了匹配计算,根据柴油机按标准螺旋桨特性运行时的性能参数对比,最终确定了较为合理的增压器选型方案。其次,对采用大小涡轮相继增压系统的TBD234V12柴油机进行了负荷特性以及限制特性的模拟计算,以研究在不同工况下柴油机采用相继增压系统后的性能参数变化。在此基础上绘制出了大小涡轮相继增压柴油机的万有特性曲线,并与原机万有特性曲线进行了对比。结果表明柴油机采用大小涡轮相继增压系统后其运行范围、低油耗区域明显扩大,柴油机热负荷也得到了降低。在依据万有特性曲线确定了柴油机三区相继增压的切换边界后,对大小涡轮相继柴油机的瞬态切换过程进行了计算分析,最终确定了相继增压切换过程增压器的控制策略。最后,为TBD234V12柴油机采用相继增压系统设计了排气连通管,并利用STAR-CD软件,对在不同工况下的排气连通管进行了三维流场计算,分析了其三维流场特征,为排气系统设计及改进提供了参考依据。对燃气阀在不同安装位置的流场进行了计算,得出了燃气阀的安装位置应该尽量靠近连通支管的结论。