本文结合大型轮机模拟器的开发和研制工作，对船舶柴油主推进装置及其控制系统的建模与仿真进行了深入系统的研究，完成了以下研究工作： 1．针对现有船舶动力装置仿真模型在实时性和仿真精度方面存在的缺点，利用模块化设计思想，提出并建立了包含大型低速二冲程船用柴油机、轴系、螺旋桨和船体动力学特性的准稳态实时仿真模型，并利用VC++开发了主机的可视化仿真系统软件。 2．鉴于柴油机的准稳态仿真模型无法给出一个工作循环内气缸压力变化的参数(例如P-V图、P-ω图、爆发压力等)，本文提出了一种不牺牲精度又能满足实时性要求的建模和仿真方法。提出了一种船舶柴油主推进装置的零维仿真模型，利用面向WINDOWS精确定时技术建立了精度为1毫秒的定时器来完成仿真模型的解算，开发了大型船舶动力装置的仿真系统软件。仿真试验证明了本建模方法和仿真方法的正确性，仿真误差小于5％，可满足实时性要求。该模型可用于船舶动力装置的性能分析、预测和调速器系统的设计和优化。 3．在废气涡轮增压器仿真计算中，普遍利用增压器制造厂商提供的稳态区域的特性曲线来得到压缩机的流量和效率，但由于无法得到压缩机非稳态区域的特性曲线，这样的仿真模型无法预测和再现柴油机在变工况下的压缩机喘振。本文在现有的增压器仿真模型基础上，提出了压缩机非稳定工况特性的确定方法，提出了模型的改进方案，给出了一种可以预测压缩机喘振动态特性的仿真模型，仿真计算和试验数据对比分析表明，该模型可用于预测和分析压缩机喘振的动态特性。 4．螺旋桨特性计算的核心问题是推力系数和转矩系数的确定和计算，在通常情况下，这两个系数是利用螺旋桨的图谱并通过复杂的计算获得。本文提出了一种定距桨特性计算的回归算法，该方法简单实用，避免了利用螺旋桨图谱的复杂计算过程，可满足全工况范围的仿真需要。紧急倒车工况的仿真数据和试航数据比较表明，这种简便算法能准确地描述螺旋桨特性，可用于螺旋桨特性的分析和建模。