船舶动力系统是指为船舶提供动力、驾驭航向和移动的设备、装置的集合，主要包括发动机、驱动系统、传动装置、舵机和辅助系统等。其重要性不言而喻，是确保船舶正常航行和完成各项任务的关键。随着环保意识的提升，降低船舶排放、减少对环境的影响已成为行业共识。而且，能效优化有助于降低燃油消耗，进而减少运营成本，提高船舶的经济效益，提升船舶的航行性能，确保航行安全。如何在保证航速和安全的前提下，最大限度地减少能耗和污染排放，是当前航运业亟需解决的重要课题。
面对这一挑战，黄文杰及其团队提出了一套基于能效优化的船舶动力系统设计方案。其涵盖了螺旋桨与推进系统优化、船体形状优化、燃料系统精确控制以及热管理系统优化等关键技术。这一创新成果为航运企业带来了显著的经济效益，并且为行业的绿色转型提供了坚实支撑。
黄文杰在多年的研究工作中深刻认识到，传统船舶动力系统设计存在能耗高、排放重、效率低等问题，这不仅限制了企业的运营效率，也对环境产生了不良影响。因此，他认为通过创新动力系统设计实现能效优化，既是行业发展的技术需求，也是企业提升竞争力的必由之路。
黄文杰的研究围绕“提升效率、降低成本、减少排放”三大核心目标展开，致力于构建高效、智能、绿色的船舶动力系统。
黄文杰指出，螺旋桨作为船舶推进系统的核心部件，其设计与优化对于提高船舶能效至关重要。首先，螺旋桨的叶片形状是影响推进效率的关键因素。通过科学合理地设计叶片形状，如采用变截面、变厚度的设计，可以优化水流通过叶片时的流动状态，减少能量损失。其次，螺旋桨的转速和攻角也是影响推进效率的重要参数。通过调整这些参数，可以使螺旋桨更好地适应船舶的航行状态，提高推进效率。此外，推进系统的整体布局和匹配性也需要优化，以确保动力传递的高效性和稳定性。在实际应用中，黄文杰团队采用先进的计算流体动力学（CFD）技术对螺旋桨和推进系统进行模拟和优化。通过模拟不同设计参数下的水流状态和推进效率，他们找到了最优的设计方案，并利用实验手段对优化后的螺旋桨和推进系统进行测试验证，确保其在实际运行中的性能达到预期目标。
在推进系统优化的同时，黄文杰及其团队还将研究重点放在船体形状的优化设计上。船舶在航行过程中，其形状直接决定了水流与船体的相互作用，进而影响了船舶的阻力和能效。因此，寻找最佳的船体线型和横剖面形状成为船体形状优化设计的核心任务。为了达成这一目标，黄文杰团队借助先进的计算技术和模拟分析手段。通过大量的计算，可以模拟不同船体形状在水中的流动情况，分析阻力的分布和大小，进而确定出最为理想的线型和横剖面形状。此外，他们的模拟分析还能够预测船舶在不同航行条件下的性能表现，为实际航行提供有力的数据支持。在船体形状优化设计中，黄文杰团队广泛应用了流线型设计。通过调整船体表面的曲率和线条，使水流能够更加顺畅地流过船体，从而减小涡流和湍流的产生，降低阻力。这种设计不仅能够提高船舶的航速，还能够降低燃油消耗，提高能效。
图：黄文杰（中国著名船舶质量管理专家）
燃料系统是船舶动力系统的核心组成部分，其精确控制对于提高能效具有重要意义。首先，通过精确控制燃料的喷射量、喷射时间和喷射压力等参数，可以确保发动机在最佳工作状态下运行，提高燃油利用率。其次，采用先进的燃烧控制技术，如预混合燃烧、稀薄燃烧等，可以进一步优化燃烧过程，减少不完全燃烧和排放物的产生。此外，还可以利用智能控制系统对燃料系统进行实时监测和调整，确保其在各种航行条件下都能保持高效运行。
黄文杰团队在这一领域的研究中，通过采用智能控制技术和先进燃烧策略，有效提升了燃料系统的工作效率，并大幅降低了能耗和排放。他们的研究成果为船舶动力系统的绿色转型提供了重要技术支持，为航运行业实现节能减排目标奠定了坚实基础。
黄文杰强调，基于能效优化的船舶动力系统设计是航运业实现绿色、高效发展的重要途径。通过智能化控制、航行路径优化和船舶轻量化等关键技术的引入，成功提高了船舶的能效，降低了燃油消耗，减少了运营成本，为航运企业带来了可观的经济效益。同时，这种设计理念也符合环保要求，有助于减少船舶排放，保护海洋生态环境，推动航运业的可持续发展。（文/姚均汉）
