隨著我國海洋強國戰略的深入推進,艦船設計與制造技術的高質量發展已成為維護國家海洋權益、保障海上安全的關鍵支柱。作為“國之重器出版工程”重要組成部分的“現代艦船設計叢書”,旨在系統與前瞻引領我國艦船工業的核心技術。其中,《斯特林技術發展與應用》一書的推出,不僅聚焦于這一高效、低噪、多燃料適應性的先進熱機技術本身,更深刻揭示了計算機科學與技術在現代艦船,特別是潛艇動力系統創新中的驅動與賦能作用。
斯特林發動機,作為一種外燃式閉循環活塞熱機,以其高效率、低振動噪聲、高隱蔽性和燃料靈活性(可使用柴油、液氧乃至未來氫能等),在潛艇AIP(不依賴空氣推進)系統中展現出巨大潛力,是提升水下續航力和隱蔽性的“靜默王牌”。本書系統梳理了斯特林技術的原理演進、材料突破、結構優化與國際發展脈絡,而其技術深化與工程應用的每一個環節,都與計算機技術的飛躍密不可分。
在計算機科學領域,尤其是計算流體動力學(CFD)、有限元分析(FEA)及多物理場耦合仿真技術的成熟,為斯特林發動機內部復雜的熱-流-固耦合過程提供了前所未有的精細洞察。通過高性能計算集群,工程師能夠對斯特林機的加熱器、回熱器、冷卻器等核心部件進行虛擬設計與優化,大幅縮短研發周期,降低試驗成本,并精準預測其在極限工況下的性能與可靠性。這正是“計算機技術開發”在現代工程研發中的典型體現。
更進一步,計算機技術已深度融入斯特林動力系統的全生命周期管理。在控制層面,基于現代控制理論和實時操作系統的智能控制系統,通過精密的傳感器網絡和高速數據處理算法,實現對斯特林發動機工作狀態的毫秒級監測與自適應調節,確保其在復雜海況下持續、穩定、高效運行。在集成與測試層面,船舶綜合電力系統(IPS)的建模、仿真與能量管理策略優化,同樣依賴于先進的計算機模擬平臺,以實現斯特林發動機與蓄電池、推進電機等子系統的無縫協同。
《斯特林技術發展與應用》作為“現代艦船設計叢書”中的技術專著,其意義超越了單一動力裝置介紹。它構建了一個從基礎理論、工程設計到系統集成的完整知識框架,并清晰勾勒出以計算機科學為紐帶,融合熱力學、機械工程、材料學、自動控制等多學科的協同創新路徑。本書的出版,不僅為我國艦船動力科研人員與工程師提供了寶貴的參考資料,也為計算機技術在重大裝備“數字化、網絡化、智能化”轉型中的應用樹立了典范,有力推動了“國之重器”自主創新能力的持續提升。它預示著,未來艦船的設計與制造,將是更深度依賴計算機科學洞察、由先進算法和算力驅動的精密系統工程。