本文關鍵詞：基于縱傾優(yōu)化的船舶能效研究

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【摘要】：在環(huán)境污染日益加劇、營運成本不斷高漲的背景下,節(jié)能減排已成為航運業(yè)首要的戰(zhàn)略措施。為此,IMO提出以EEOI作為客觀衡量營運船舶能效水平的新標準。本文選取一艘定轉速航行模式的靈便型油輪為目標船,采用Fluent數(shù)值計算和Simulink建模仿真的方法,分析主機轉速、船舶吃水及縱傾的變化對目標船營運能效的影響,并計算提高目標船營運能效水平的最佳縱傾,為營運船舶的節(jié)能減排探尋一種有效的新方法。首先,建立目標船船模的數(shù)值拖曳水池,利用Fluent對RNG k-ε湍流模型、雷諾時均方程RANS及基于VOF多相流的Open Channel模型進行迭代計算,并通過三因次法的實船阻力換算,獲得目標船在不同浮態(tài)下滿足工程精度要求的靜水航行阻力。其次,通過船體運動模塊、阻力模塊、推進系統(tǒng)模塊及EEOI模塊,建立能確定目標船主機轉速n-船舶航速Vs-EEOI間對應關系的Simulink準穩(wěn)態(tài)仿真模型。最后,利用目標船的實船數(shù)據(jù)對模型準確性進行驗證,并對目標船營運能效做定量的優(yōu)化分析。計算結果證明：在航期允許范圍內,減速和滿載航行是降低EEOI的重要措施；在目標船主機額定轉速的86%-90%之間,存在轉速n-EEOI的相對不敏感區(qū)；在船舶裝載量較少情況下,降轉速航行的節(jié)能效果更突顯；在艉傾0-4.5m范圍內航行均有助于降低目標船EEOI,而IMO相關公約規(guī)定其安全艉傾操縱范圍為0-2.61m,經(jīng)計算其最佳縱傾為艉傾2.61m；目標船以最佳縱傾航行,靜水阻力可減少1.9%左右,EEOI值可降低0.8%。本文對目標船營運能效的優(yōu)化方法適應于在建和在航的大部分船舶,且相對快速、便捷。論文中提出的提高營運能效具體方法,操作性強,對節(jié)能減排有重要參考價值。
【關鍵詞】：船舶能效 船舶能效營運指數(shù) 縱傾優(yōu)化
【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】：U676.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要內容12-14
• 第2章 縱傾航行的數(shù)值計算理論14-28
• 2.1 縱傾對船舶能效的影響14-18
• 2.1.1 船舶阻力分析14-15
• 2.1.2 船舶吃水差15-16
• 2.1.3 船舶最佳縱傾16-18
• 2.2 目標船數(shù)值計算與誤差分析18-19
• 2.3 數(shù)學模型19-26
• 2.3.1 流體力學基本控制方法19-20
• 2.3.2 湍流的基本方程20-22
• 2.3.3 RNG~(k-ε)模型22-24
• 2.3.4 多相流模型24
• 2.3.5 湍流模型的近壁面處理24-26
• 2.4 數(shù)值模擬方法26-27
• 2.4.1 離散方法26
• 2.4.2 求解方法26-27
• 2.5 本章小結27-28
• 第3章 目標船能效仿真研究28-52
• 3.1 船舶能效營運指數(shù)分析28-29
• 3.2 目標船基本參數(shù)29-31
• 3.3 目標船的船機槳關系分析31-44
• 3.3.1 船身效率31-34
• 3.3.2 柴油機數(shù)學模型34-36
• 3.3.3 螺旋槳特性分析36-41
• 3.3.4 傳動設備和軸系41-42
• 3.3.5 船機槳配合關系42-44
• 3.4 船舶能效仿真模塊44-48
• 3.4.1 推進系統(tǒng)模塊44-46
• 3.4.2 目標船阻力模塊46-47
• 3.4.3 船舶運動模塊47-48
• 3.4.4 EEOI計算模塊48
• 3.5 船舶能效仿真系統(tǒng)驗證48-51
• 3.6 本章小結51-52
• 第4章 基于CFD和三因次法的縱傾航行預報52-68
• 4.1 目標船安全縱傾的量化分析52-54
• 4.2 船模水池拖曳試驗54-55
• 4.3 數(shù)值試驗的影響因素分析55-57
• 4.3.1 尺度效應在試驗中的影響55-56
• 4.3.2 船體表面粗糙度在試驗中的影響56-57
• 4.4 目標船數(shù)值水池拖曳試驗57-64
• 4.4.1 數(shù)值水池試驗模型57-59
• 4.4.2 網(wǎng)格劃分59-60
• 4.4.3 船模數(shù)值水池的計算及驗證60-64
• 4.5 三因次法在實船阻力計算中的應用64-67
• 4.5.1 三因次阻力換算法64-65
• 4.5.2 目標船總阻力的計算與驗證65-67
• 4.6 本章小結67-68
• 第5章 船舶縱傾對其能效的影響分析68-77
• 5.1 船舶轉速變化對EEOI的影響68-69
• 5.2 船舶吃水變化對EEOI的影響69-71
• 5.3 船舶縱傾變化對EEOI的影響71-77
• 第6章 結論與展望77-79
• 6.1 結論77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻79-83
• 攻讀學位期間公開發(fā)表的論文83-84
• 致謝84-85
• 作者簡介85

【參考文獻】

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本文編號：888529