發(fā)布時間：2017-08-26 14:31

  本文關(guān)鍵詞：海洋工程船舶綜合推進系統(tǒng)建模與仿真

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【摘要】：為了對海洋工程船舶的綜合推進系統(tǒng)進行分析與研究,以“海洋石油681”船舶作為研究對象,進行了推進系統(tǒng)的建模與仿真。推進系統(tǒng)數(shù)學模型包括柴油機機理數(shù)學模型、柴油機控制邏輯模型、船舶操縱運動數(shù)學模型、推進器數(shù)學模型以及三維虛擬場景、推進系統(tǒng)的三維模型和仿真可視化的二維展示等。數(shù)學模型均在Matlab仿真平臺中進行過驗證后再進行編程實現(xiàn)。柴油機模型的原型是Wartsila 16V32型先進渦輪增壓四沖程V型柴油機。本課題的柴油機模型結(jié)合了熱力學原理和柴油機建模方面比較流行的容積法原理創(chuàng)建,進行了柴油機缸內(nèi)熱力過程、進排氣系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、活塞連桿機構(gòu)的建模�？刂七壿嬇c實船控制邏輯一致。推進器數(shù)學模型采用荷蘭B4-55型螺旋槳圖譜以及經(jīng)驗公式創(chuàng)建。船舶運動模型及船槳干涉模型采用的是日本拖拽水池委員會(JTTC) MMG小組提出的分離結(jié)構(gòu)模型(MMG模型)。為了突出重點、優(yōu)化仿真結(jié)構(gòu)、簡化運算,模型僅涉及船舶前進、橫移、轉(zhuǎn)首三個自由度。水動力導數(shù)采用的是周昭明對井上圖譜進行回歸分析提出的回歸公式。仿真平臺按照模型、數(shù)據(jù)、顯示界面、模型管理器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計,以實現(xiàn)分層管理和模塊化,方便對仿真程序的維護。架構(gòu)采用的是微軟WPF (Windows Presentation Foundation)桌面應用程序架構(gòu),以實現(xiàn)仿真程序豐富的表現(xiàn)能力。仿真平臺中的三維模型首先是采用Autodesk公司的3ds Max軟件進行前期制作,然后將得出的三維模型再通過Electric Rain ZAM 3D進行坐標、材質(zhì)、動畫等調(diào)整,最后轉(zhuǎn)換為WPF支持的XAML (eXtensible Application Markup Language)格式,三維模型交予應用程序進行控制。通過創(chuàng)建較為精細的推進系統(tǒng)模型,本課題研究的仿真平臺可以進行船舶綜合推進系統(tǒng)的性能分析,綜合推進系統(tǒng)的操縱培訓,也可以進行基于綜合推進系統(tǒng)模型的控制系統(tǒng)研究。
【關(guān)鍵詞】：工程船舶 綜合推進 柴油機模型 WPF技術(shù)
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究的背景10-12
• 1.2 課題研究的意義12-14
• 1.3 課題研究的現(xiàn)狀14-16
• 1.4 課題的主要工作16-18
• 第2章 柴油機數(shù)學模型18-38
• 2.1 建模的理論基礎(chǔ)19-20
• 2.2 工質(zhì)的熱力學性質(zhì)20-22
• 2.3 缸內(nèi)熱力過程22-31
• 2.3.1 燃燒放熱模型23-24
• 2.3.2 氣體流動模型24-27
• 2.3.3 氣缸散熱模型27-30
• 2.3.4 氣缸工作容積30-31
• 2.4 進排氣熱力過程31-32
• 2.4.1 排氣系統(tǒng)31-32
• 2.4.2 進氣系統(tǒng)32
• 2.5 空冷器熱力過程32-33
• 2.6 渦輪增壓器33-38
• 2.6.1 渦輪機數(shù)學模型33-35
• 2.6.2 壓氣機數(shù)學模型35-38
• 第3章 推進器數(shù)學模型38-46
• 3.1 螺旋槳推力及扭矩38-42
• 3.2 舵力及其力矩42-46
• 第4章 船舶運動數(shù)學模型46-53
• 4.1 三自由度基本公式46-48
• 4.2 附加質(zhì)量、靜矩與附加慣性矩48-49
• 4.3 船舶繞Z軸轉(zhuǎn)動慣量49
• 4.4 粘性類流體動力及力矩49-52
• 4.4.1 船體縱向水動力50-51
• 4.4.2 船體橫向水動力51
• 4.4.3 船體首搖力矩51-52
• 4.5 船舶位移計算52-53
• 第5章 綜合推進系統(tǒng)仿真53-73
• 5.1 仿真程序結(jié)構(gòu)53-55
• 5.2 數(shù)學模型的實現(xiàn)55-62
• 5.2.1 微分方程組的數(shù)值解55-57
• 5.2.2 圖譜的數(shù)值化方法57-62
• 5.3 三維模型的創(chuàng)建62-65
• 5.4 仿真程序界面設(shè)計65-73
• 5.4.1 程序控件設(shè)計65-69
• 5.4.2 界面布局設(shè)計69-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張曉飛;葉家瑋;曾曉鵬;;對轉(zhuǎn)集成電機推進器研究[J];艦船科學技術(shù);2012年12期

2 徐俊;;碧海驕子 鐵軍鍛造——UT788CD—1建造管理經(jīng)驗談[J];中國軍轉(zhuǎn)民;2014年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王海燕;大型低速船用柴油機建模與系統(tǒng)仿真[D];大連海事大學;2007年

2 甘輝兵;LNG船推進系統(tǒng)建模與仿真研究[D];大連海事大學;2012年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張玉武;重心有理插值的理論與方法研究[D];安徽理工大學;2010年

2 陸瑤;船用柴油機燃燒與排放三維數(shù)值模擬研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

3 白軍;大型船舶靠泊操縱仿真研究[D];大連海事大學;2010年

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本文編號：741934