本文關(guān)鍵詞：海洋工程船舶綜合推進(jìn)系統(tǒng)建模與仿真

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【摘要】：為了對(duì)海洋工程船舶的綜合推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行分析與研究,以“海洋石油681”船舶作為研究對(duì)象,進(jìn)行了推進(jìn)系統(tǒng)的建模與仿真。推進(jìn)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型包括柴油機(jī)機(jī)理數(shù)學(xué)模型、柴油機(jī)控制邏輯模型、船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型、推進(jìn)器數(shù)學(xué)模型以及三維虛擬場(chǎng)景、推進(jìn)系統(tǒng)的三維模型和仿真可視化的二維展示等。數(shù)學(xué)模型均在Matlab仿真平臺(tái)中進(jìn)行過驗(yàn)證后再進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。柴油機(jī)模型的原型是Wartsila 16V32型先進(jìn)渦輪增壓四沖程V型柴油機(jī)。本課題的柴油機(jī)模型結(jié)合了熱力學(xué)原理和柴油機(jī)建模方面比較流行的容積法原理創(chuàng)建,進(jìn)行了柴油機(jī)缸內(nèi)熱力過程、進(jìn)排氣系統(tǒng)、渦輪增壓系統(tǒng)、活塞連桿機(jī)構(gòu)的建模。控制邏輯與實(shí)船控制邏輯一致。推進(jìn)器數(shù)學(xué)模型采用荷蘭B4-55型螺旋槳圖譜以及經(jīng)驗(yàn)公式創(chuàng)建。船舶運(yùn)動(dòng)模型及船槳干涉模型采用的是日本拖拽水池委員會(huì)(JTTC) MMG小組提出的分離結(jié)構(gòu)模型(MMG模型)。為了突出重點(diǎn)、優(yōu)化仿真結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)化運(yùn)算,模型僅涉及船舶前進(jìn)、橫移、轉(zhuǎn)首三個(gè)自由度。水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)采用的是周昭明對(duì)井上圖譜進(jìn)行回歸分析提出的回歸公式。仿真平臺(tái)按照模型、數(shù)據(jù)、顯示界面、模型管理器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)分層管理和模塊化,方便對(duì)仿真程序的維護(hù)。架構(gòu)采用的是微軟WPF (Windows Presentation Foundation)桌面應(yīng)用程序架構(gòu),以實(shí)現(xiàn)仿真程序豐富的表現(xiàn)能力。仿真平臺(tái)中的三維模型首先是采用Autodesk公司的3ds Max軟件進(jìn)行前期制作,然后將得出的三維模型再通過Electric Rain ZAM 3D進(jìn)行坐標(biāo)、材質(zhì)、動(dòng)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(yīng)用程序進(jìn)行控制。通過創(chuàng)建較為精細(xì)的推進(jìn)系統(tǒng)模型,本課題研究的仿真平臺(tái)可以進(jìn)行船舶綜合推進(jìn)系統(tǒng)的性能分析,綜合推進(jìn)系統(tǒng)的操縱培訓(xùn),也可以進(jìn)行基于綜合推進(jìn)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(jìn) 柴油機(jī)模型 WPF技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(jī)數(shù)學(xué)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(xué)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(dòng)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(jìn)排氣熱力過程31-32
• 2.4.1 排氣系統(tǒng)31-32
• 2.4.2 進(jìn)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(jī)數(shù)學(xué)模型33-35
• 2.6.2 壓氣機(jī)數(shù)學(xué)模型35-38
• 第3章 推進(jìn)器數(shù)學(xué)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(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)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(dòng)慣量49
• 4.4 粘性類流體動(dòng)力及力矩49-52
• 4.4.1 船體縱向水動(dòng)力50-51
• 4.4.2 船體橫向水動(dòng)力51
• 4.4.3 船體首搖力矩51-52
• 4.5 船舶位移計(jì)算52-53
• 第5章 綜合推進(jìn)系統(tǒng)仿真53-73
• 5.1 仿真程序結(jié)構(gòu)53-55
• 5.2 數(shù)學(xué)模型的實(shí)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(jì)65-73
• 5.4.1 程序控件設(shè)計(jì)65-69
• 5.4.2 界面布局設(shè)計(jì)69-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79-80
• 研究生履歷80

【參考文獻(xiàn)】

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1 張曉飛;葉家瑋;曾曉鵬;;對(duì)轉(zhuǎn)集成電機(jī)推進(jìn)器研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年12期

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本文編號(hào)：741934