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文檔簡介
1、分類號 密 級UDC 學校代碼 10497學 位 論 文題 目 基于海船姿態(tài)和航行環(huán)境的主機能效建模與優(yōu)化英 文 Establishment and Optimization of the Energy Efficiency題 目 Model of Marine Main Engine based on NavigationalAttitude and Environment研究生姓名 趙光普姓名 尹奇志 職稱 副教授 學位 博士單位名
2、稱 能源與動力工程學院 郵編 430063申請學位級別 碩 士 學科專業(yè)名稱 輪機工程論文提交日期 論文答辯日期學位授予單位 武漢理工大學 學位授予日期答辯委員會主席 評閱人2017 年3 月指導教師武漢理工大學碩士學位論文I摘 要近年來,隨著全球氣候逐漸變暖,國際社會對于以 CO2 為主的溫室氣體排放問題越來越重視。航運業(yè)作為 CO2 氣體的排放大戶,正承受著越來越大的壓力。船舶 CO2 排放是航運業(yè) CO2 排放的主要來源,船舶油耗
3、與船舶 CO2 排放有著正向關(guān)系,因此,建立海船姿態(tài)及航行環(huán)境與主機油耗之間的能效模型對于指導船舶航行、降低船舶油耗,以及減少 CO2 排放具有十分重要的意義。以一艘沿海航線 53 000 t 散貨船為研究對象,在計算船舶靜水阻力和航行環(huán)境增阻的基礎(chǔ)上,基于船-機-槳匹配建立了船舶能效仿真模型,并對模型的有效性進行了驗證;研究了航行環(huán)境對船舶能效的影響,并對船舶縱傾角、轉(zhuǎn)速等進行了優(yōu)化,以提升船舶能效水平。論文的主要研究工作如下:(1)
4、 研究了船舶能效數(shù)據(jù)清洗方法。 對船舶能效數(shù)據(jù)進行了故障特征分析;在故障特征基礎(chǔ)上設(shè)計了離線能效數(shù)據(jù)清洗流程與實時能效數(shù)據(jù)清洗流程;依據(jù)流程圖運用 VB.NET 軟件編制了離線能效數(shù)據(jù)清洗軟件和實時能效數(shù)據(jù)清洗軟件;對實時采集的能效數(shù)據(jù)進行了清洗,并對清洗后的效果進行了評估。從而為后續(xù)建立的能效模型的有效性驗證提供數(shù)據(jù)支撐。(2)建立了航行環(huán)境以及航行姿態(tài)與主機油耗之間的能效模型。通過 CFD軟件計算、三因次阻力實船-船模換算法獲得了船
5、舶靜水阻力曲線;依據(jù)經(jīng)驗公式計算了風、浪、水流速度、淺水產(chǎn)生的航行環(huán)境附加阻力;在計算上述阻力的基礎(chǔ)上,利用船-機-槳匹配原理建立了船舶能效模型;利用實測數(shù)據(jù)對模型有效性進行了驗證,并分析了水流速度、風浪、水深等航行環(huán)境因素對船舶能效的影響情況。研究結(jié)果顯示:所建立的對水航速模型預(yù)報值與實測值最大誤差為 6.88%, 平均誤差為 3.97%; 主機功率模型預(yù)報值與實測值最大誤差為 8.68%,平均誤差為 4.94%; 表明所建立船舶能效
6、模型可以為該船舶航行過程的能效預(yù)測和能效分析提供技術(shù)支持。(3)對海船能效提升技術(shù)進行了研究。在船舶裝載量一定的情況下,以滿足規(guī)范以及船舶安全航行為前提,運用建立的船舶主機能效仿真模型,求解不同海況、不同轉(zhuǎn)速下對應(yīng)百海里油耗最低的最優(yōu)縱傾角,并對特定海況下,船舶以特定縱傾航行時,不同轉(zhuǎn)速下的油耗水平進行了分析。研究結(jié)果表明:不同的海況下,對應(yīng)于不同主機轉(zhuǎn)速,適當?shù)拇笆變A和尾傾狀態(tài)可以降低百海里油耗值, 過度首傾、 尾傾導致百海里油耗值
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