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主推进装置优化设计及仿真研究

作　者: 吴东杰
导　师: 周瑞平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 机桨匹配减额输出优化选型仿真研究
分类号: U664.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

推进装置的优化设计在船舶动力装置的设计中占有举足轻重的地位,它包括了动力机械及其相关的设备。机桨匹配设计和主机优化选型设计都是推进装置设计的一部分。本文采用回归公式计算法计算KT,KQ的值。通过软件编程实现该计算过程,得出结果,并在Matlab软件中对推力系数,扭矩系数,机桨匹配曲线和敞水效率进行可视化处理。并在图中找到匹配点,得到相应的螺旋桨参数,并通过计算最后得到机桨匹配当中的各个参数值,最后确定满足船舶航行所需的制动功率。然后采用序列二次算法进终结匹配优化设计,给定初始值,进行迭代计算,比较分析计算结果,选择所需的螺旋桨。柴油机仍然是当前水陆运输器具的主要动力,预计在相当一段时间内将保持这种态势。据统计,近年来造船90%以上采用柴油机作为其主动力装置。本文通过综合经济论证,从各个方面综合考虑,对减额输出柴油机进行优化选型。采用模糊综合评判法,量化选型中的各项因素,计算评判矩阵,根据最大隶属度的原则,选择最优主机。SimulationX软件在汽车工业领域已有广泛的应用,但在船舶行业的应用相对较少,本文利用该软件,建立推进装置的简化物理模型,对船体和主机的速度特性进行仿真研究。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-15
  1.1 柴油机推进装置设计的发展  8-10
  1.2 课题的来源,目的和意义  10-11
  1.3 模糊评判法在主机选型中的应用  11-14
  1.4 本文的主要研究内容  14-15
第2章机桨匹配设计及优化  15-29
  2.1 机桨匹配的设计方法  15-16
  2.2 初步匹配设计  16-20
    2.2.1 系数C_6,C_7的推导  17-18
    2.2.2 初步匹配计算  18-20
  2.3 终结匹配设计  20-28
    2.3.1 目标函数  20-21
    2.3.2 约束条件  21-22
    2.3.3 优化过程  22-26
    2.3.4 结果分析  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章主机优化选型  29-42
  3.1 主机选型考虑因素  29-30
  3.2 主机选型流程  30-31
  3.3 参考点的选择  31-32
  3.4 绘制等航速线  32-33
  3.5 机型的选择  33-35
    3.5.1 主机燃油消耗量计算  34-35
  3.6 主机经济性分析  35-38
    3.6.1 主机的尺寸指标  37-38
    3.6.2 主机的重量指标  38
  3.7 模糊综合评判法的应用  38-41
    3.7.1 建立指标权重集  38-39
    3.7.2 量化各项指标  39-40
    3.7.3 计算评判矩阵  40-41
  3.8 本章总结  41-42
第4章推进装置仿真  42-61
  4.1 仿真软件SIMULATIONX简介  42-44
  4.2 时域内的瞬态仿真  44-48
    4.2.1 仿真设置  45-46
    4.2.2 时域内的计算流程  46-48
  4.3 柴油机模型  48-51
  4.4 动力传动系统模型  51-55
    4.4.1 船机桨动力学关系  52-53
    4.4.2 船体阻力  53-55
  4.5 仿真结果  55-60
  4.6 仿真结果分析  60-61
第5章结论与展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65

主推进装置优化设计及仿真研究

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