船舶主机故障仿真数据集介绍：基于热力学模拟的燃烧室部件状态监测数据

本文介绍了一个专用于大型船舶低速柴油机燃烧室部件状态监测与故障诊断的船舶主机故障仿真数据集。该数据集源自发表于《Measurement》的学术论文《Thermodynamic simulation-assisted random forest: Towards explainable fault diagnosis of combustion chamber components of marine diesel engines》，是该论文的部分数据。该数据集基于标定后的一维热力学仿真模型，模拟了船舶主机在正常及5种典型燃烧室故障下的热力学响应。

一、数据集组成与故障模式
该数据集涵盖了大型二冲程船舶柴油机（额定功率2900 kW，6缸直列）在不同健康状态下的运行表现。数据集共包含6种健康状态（1种正常工况和5种燃烧室典型故障），每种状态均包含多个完整工作循环的采样样本：
· F0 - 正常状态 (Normal state)：主机运行于标定工况，各项参数处于设计合理区间。
· F1 - 缸盖开裂 (Cylinder head cracking)：通过微调缸盖表面温度进行模拟，反映由于热流和机械应力导致的结构受损及散热效率下降。
· F2 - 活塞烧蚀 (Piston ablation)：通过调整活塞表面温度分布及漏气质量流量进行模拟，反映材料流失导致的燃烧室密封性退化。
· F3 - 缸套磨损 (Liner wear)：通过调整气缸内径尺寸和相应的气体泄漏参数进行模拟，反映由于硬质颗粒或润滑不良导致的物理形变及漏气加剧。
· F4 - 活塞环磨损 (Ring wear)：通过调整漏气质量流量参数进行模拟，反映活塞环失去弹性或产生几何偏差导致的密封效能下降。
· F5 - 活塞环粘结 (Ring sticking)：通过综合微调气缸内径、缸套表面温度和漏气参数进行模拟，反映活塞环因积碳等原因卡死在环槽中导致的异常摩擦与传热受阻。

二、仿真参数与数据特征
数据文件以.csv格式存储，每个文件记录了曲轴转角在0°至360°范围内（步长为3°）共计121个采样点的动态热力学响应。
每一条数据包含以下15项关键参数，涵盖了压力、温度、热流、质量流量及功率等物理量：

根据原论文分析，利用Tree SHAP方法对该数据集进行特征敏感性分析后，增压器后排气温度 (P14/Turbine-out-Tem)、缸套壁面热流 (P05/LinerWallHeatFlow) 和漏气热流 (P06/BlowByHeatFlow) 等参数对识别上述燃烧室典型故障具有显著的贡献权重。

三、共享网址与数据获取
该船舶主机故障仿真数据集目前已在GitHub开源共享。研究人员、工程师以及相关从业者可以通过以下链接下载CSV数据文件：
数据集共享网址：https://github.com/TS-RF/TSRF/releases/tag/dataset
Github主页：https://ts-rf.github.io/

四、引用与参考
若在学术论文、研究报告或工程项目中使用了该数据，请参考引用原论文：
C. Luo, M. Zhao, X. Fu, S. Zhong, S. Fu, K. Zhang, X. Yu. Thermodynamic simulation-assisted random forest: Towards explainable fault diagnosis of combustion chamber components of marine diesel engines[J]. Measurement, 2025, 251: 117252.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263224125006116