本文關(guān)鍵詞：基于直翼全向推進(jìn)器的新型船舶油電自混合動(dòng)力系統(tǒng)研究

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【摘要】：船舶的節(jié)能減排比其他交通運(yùn)輸起步晚,由于其航道負(fù)載變換頻繁,如何在保證推進(jìn)需求的前提下降低能耗是目前船舶運(yùn)輸迫切需要解決的問(wèn)題。尤其是內(nèi)河運(yùn)輸船舶,因航道狀況復(fù)雜,運(yùn)行模式多變、主機(jī)負(fù)荷變化頻繁導(dǎo)致大量能源消耗。本文以桂林漓江的旅游船為背景,提出一套基于直翼全向推進(jìn)器的混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng),該系統(tǒng)能通過(guò)PLC完成柴-電自動(dòng)混合,在保證推進(jìn)需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)減排降噪的目標(biāo)。本文綜合分析了國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力船舶的研究現(xiàn)狀,從推進(jìn)器和主機(jī)動(dòng)力源兩個(gè)方面進(jìn)行研究。應(yīng)用力學(xué)分析和數(shù)值計(jì)算方法,在ANSYS中建立直翼全向推進(jìn)器仿真模型,對(duì)其推進(jìn)特性和動(dòng)力需求的分析結(jié)果表明,該推進(jìn)器能很好的適用于內(nèi)河船舶混合動(dòng)力系統(tǒng)。給出混合動(dòng)力系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),包括詳細(xì)系統(tǒng)構(gòu)架,能保證柴油機(jī)、電機(jī)即可單獨(dú)推進(jìn)也能混合推進(jìn),選用基于規(guī)則的功率能源管理策略,解決受到多種邊界條件約束的能源分配問(wèn)題,在此基礎(chǔ)上結(jié)合項(xiàng)目背景,進(jìn)行運(yùn)行工況設(shè)計(jì)和指標(biāo)計(jì)算,得到一個(gè)最優(yōu)運(yùn)行模式：在節(jié)油17.85%的情況下可以降噪5%。開(kāi)發(fā)基于S7200PLC的混合動(dòng)力控制系統(tǒng),完成運(yùn)行模式和工況自動(dòng)切換程序。開(kāi)發(fā)基于MCGS的混合動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)操作指令輸入、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、系統(tǒng)報(bào)警等人機(jī)交互的功能。在實(shí)驗(yàn)水池對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn),維持50%的電機(jī)輸出扭矩時(shí)可持續(xù)放電13分鐘,電機(jī)充電扭矩為15%的情況下,從50%的電池容量充至70%只需要10分鐘,在驗(yàn)證了系統(tǒng)可行性的基礎(chǔ)上,在桂林漓江航道上做了實(shí)船實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本系統(tǒng)最低能實(shí)現(xiàn)節(jié)能10%,實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。經(jīng)本文研究表明,該混合動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)是一種高效的、節(jié)能的推進(jìn)系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力系統(tǒng) 直翼全向推進(jìn)器 數(shù)值模擬 節(jié)能降噪 PLC控制 MCGS組態(tài) 實(shí)船試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U664.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1. 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 基于直翼推進(jìn)器的新型船舶研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 船舶能源動(dòng)力系統(tǒng)13-19
• 1.3.1 混合動(dòng)力系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.2 混合動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵研究技術(shù)15-18
• 1.3.3 混合動(dòng)力系統(tǒng)在內(nèi)河船舶應(yīng)用中的問(wèn)題18-19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容19-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 2. 混合動(dòng)力系統(tǒng)推進(jìn)裝置特性研究22-33
• 2.1 直翼全向推進(jìn)器操縱性22-23
• 2.2 推進(jìn)理論對(duì)比分析23-25
• 2.3 直翼全向推進(jìn)器數(shù)值模擬25-32
• 2.3.1 三維網(wǎng)格模型及網(wǎng)格劃分26-29
• 2.3.2 數(shù)值模擬控制方程29-30
• 2.3.3 湍流模型和邊界條件30-31
• 2.3.4 數(shù)值模擬結(jié)果31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3. 混合動(dòng)力系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)與分析33-59
• 3.1 混合動(dòng)力系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)33-39
• 3.1.1 動(dòng)力耦合方式與分配原則33-35
• 3.1.2 系統(tǒng)框架搭建35-37
• 3.1.3 運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)37-39
• 3.2 關(guān)鍵部件選型39-44
• 3.2.1 柴油機(jī)選型39-41
• 3.2.2 電機(jī)選型41-43
• 3.2.3 蓄電池選型43-44
• 3.3 系統(tǒng)功率分配計(jì)算44-49
• 3.4 系統(tǒng)指標(biāo)計(jì)算49-57
• 3.4.1 系統(tǒng)航行路線規(guī)劃49-50
• 3.4.2 油耗噪聲費(fèi)用計(jì)算50-57
• 3.5 本章小結(jié)57-59
• 4. 混合動(dòng)力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)59-78
• 4.1 控制系統(tǒng)組成59-63
• 4.1.1 控制系統(tǒng)接線圖61-62
• 4.1.2 控制系統(tǒng)選型表62-63
• 4.2 基于S7-200PLC的控制方法63-70
• 4.2.1 三種工作模式的控制實(shí)現(xiàn)63-65
• 4.2.2 工況自動(dòng)切換的控制實(shí)現(xiàn)65-69
• 4.2.3 系統(tǒng)報(bào)警及保護(hù)69-70
• 4.3 基于MCGS的控制系統(tǒng)組態(tài)70-77
• 4.3.1 MCGS系統(tǒng)整體架構(gòu)71
• 4.3.2 混合動(dòng)力組態(tài)環(huán)境搭建71-77
• 4.4 本章小結(jié)77-78
• 5. 混合動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究78-89
• 5.1 水池實(shí)驗(yàn)78-84
• 5.1.1 水池純電力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.1.2 水池蓄電池充電實(shí)驗(yàn)81-83
• 5.1.3 水池混合動(dòng)力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)83-84
• 5.2 實(shí)船實(shí)驗(yàn)84-88
• 5.2.1 實(shí)船純電力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)85-87
• 5.2.2 實(shí)船混合推進(jìn)實(shí)驗(yàn)87-88
• 5.3 本章小結(jié)88-89
• 6. 總結(jié)與展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-93
• 附錄一 作者簡(jiǎn)歷93

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：748563