航線優(yōu)化對(duì)于風(fēng)翼助航船舶節(jié)能的影響研究.pdf

1、本文針對(duì)全球節(jié)能減排的重大需求以及遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船隊(duì)降低燃料消耗、控制運(yùn)營(yíng)成本的迫切需要，研究了風(fēng)翼助航船舶航線優(yōu)化的問(wèn)題，為其有效利用海洋風(fēng)力資源提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
　　本文首先利用歐洲天氣預(yù)報(bào)中心發(fā)布的近20年的月平均海洋風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)海洋風(fēng)場(chǎng)的風(fēng)速風(fēng)向分布特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，目標(biāo)航線的風(fēng)場(chǎng)在夏季風(fēng)和冬季風(fēng)影響的較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定，有較大的利用空間。基于此提出了風(fēng)翼助航船舶通過(guò)優(yōu)化船舶航線，在全局最優(yōu)的前提下允許適度“繞航

2、”，以充分發(fā)揮海洋風(fēng)場(chǎng)的助推效能，達(dá)到節(jié)能減排、提高營(yíng)運(yùn)效率的新思想。
　　其次，通過(guò)對(duì)風(fēng)翼助航船舶的運(yùn)動(dòng)分析，建立了目標(biāo)船舶的MMG分離型運(yùn)動(dòng)模型，根據(jù)目標(biāo)風(fēng)翼風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)目標(biāo)風(fēng)翼進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)變換相對(duì)風(fēng)向角和風(fēng)翼操帆角確立不同風(fēng)向角下的最佳攻角，獲得了最大助推力系數(shù)與相對(duì)風(fēng)向角的關(guān)系，并利用目標(biāo)船的試航數(shù)據(jù)，對(duì)比無(wú)風(fēng)場(chǎng)條件下的模擬航行數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性，為航線優(yōu)化計(jì)算提供基礎(chǔ)。
　　在船期確定的情況下，

3、風(fēng)翼助航船舶可以降低主機(jī)輸出功率，借助風(fēng)場(chǎng)輔助推力保持定航速航行，從而達(dá)到節(jié)能效果。以此為優(yōu)化目標(biāo)，本文構(gòu)建了定航速航行條件下的計(jì)算風(fēng)翼助航船舶主機(jī)輸出的模型以及航線優(yōu)化模型評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，進(jìn)而建立“最節(jié)能”航線優(yōu)化模型。
　　針對(duì)航線優(yōu)化模型的特點(diǎn)和計(jì)算規(guī)模，本文基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對(duì)模型進(jìn)行求解，并以30萬(wàn)噸級(jí)的VLCC為目標(biāo)船，對(duì)模型進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明:優(yōu)化的航線比大圓航線主機(jī)功率輸出減少4.41％，而航時(shí)只增加4.17小時(shí)，航程增