远洋船舶空调系统的动态负荷仿真分析
船舶动力系统仿真与优化分析

船舶动力系统仿真与优化分析近年来,随着船舶产业的发展和技术不断进步,船舶动力系统的仿真与优化分析已经成为了一项非常重要的研究领域。
船舶动力系统是船舶的重要组成部分,包括船舶的主机、传动系统、燃油系统等。
通过对船舶动力系统进行仿真分析与优化,可以有效提高船舶的性能与效率,降低船舶的排放和运营成本。
本文将从几个方面介绍船舶动力系统的仿真与优化分析。
一、船舶动力系统的仿真分析船舶动力系统的仿真分析是基于计算机数学模型,通过特定的软件工具来模拟船舶动力系统的运行过程,从而预测船舶的性能指标,评估系统的可靠性,降低系统研发和测试成本。
船舶动力系统的仿真分析可以分为总体性仿真和局部性仿真。
总体性仿真是指对整个船舶动力系统进行仿真分析,将船舶动力系统的各个部件组装成一个整体进行测试,包括船舶的推进性能、燃油消耗、排放和噪声等指标的预测。
局部性仿真是指针对船舶动力系统中的特定部件进行测试,评估其性能和可行性。
目前,船舶动力系统的仿真分析主要采用计算流体力学(CFD)技术和多物理场仿真技术,其中CFD技术适用于流场、传热、传质等模拟,多物理场仿真技术可以同时模拟流场、结构和传热等多个物理现象。
通过采用这些先进的仿真技术,可以较为准确地模拟船舶动力系统的复杂运行过程和物理现象,为船舶的设计和运行提供可靠的科学依据。
二、船舶动力系统的优化分析船舶动力系统的优化分析是指通过对船舶动力系统的不同设计方案进行仿真求解,选择最优设计方案,最大程度地提高船舶性能和经济性。
船舶动力系统的优化分析可以分为单目标优化和多目标优化。
单目标优化是指通过优化单一指标(如速度、燃油消耗等),达到最优设计方案。
多目标优化是指同时考虑船舶多个性能指标和限制条件进行优化,得出最优的设计方案。
船舶动力系统的优化分析可以采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等数学优化方法进行求解,以及借助于MATLAB、Ansys等数值分析软件进行模拟求解。
三、船舶动力系统仿真与优化分析的应用船舶动力系统的仿真与优化分析在船舶产业中的应用非常广泛,包括:1. 新船设计:通过仿真模拟和优化分析,确定最佳的船型、推进系统、能源利用等方案,提高船舶的性能和经济性。
船舶用小型冷库的动态仿真

3 5 —
《 河北渔 业) 0 0年 第 1 )1 2 2期 ( 第 2 4期 ) 总 0
和过热 区 。 在单 一相 区中 , 微元 划分按 照制 冷剂侧 温 降均 分 ; 两 相 区 , 按 照 制 冷 剂焓 差进 行 均 在 则 分 。 元示 意 图如图 l 微 所示 。
L
一
在压缩 机的 稳态 仿 真 中 , 要考 虑 压 缩机 输 主 运环 节 的影 响 。基 本算式 如下 :
V 一 *
1 工质物性计算模型
本计 算纯工 质 的热力学性 质 的状态方 程采用
P R方 程 , R方 程 是 通 用 型 状 态 方 程 , P 既适 用 于 气相, 也适 用于 液相 , 只要知 道物质 的临界 参数 和 偏 心 因子 就能 计算 热力 学 性质 , 文选 择 P 本 R方 程作 为状 态方程 。P R方程 的形式 为 :
q 一 ÷D。 n × 6 Si 0
式中: D—— 气 缸直径 , ; —— 活塞行程 , S z — — 气 缸数 , 于小 型全 封闭压 缩机 i ; 对 一般取 1 一 转速 , m。 ;一 r p 2 2 冷 凝器 的数学模 型 . 模 型 中将 冷凝器 分为 三相 区 : 过冷 区 , 相 区 两
两相 区 , 冷剂侧 的换 热系数 采用经验 公式 。 制 2 )空气侧换 热 方程 :
Q。一 Mo H ( 1一 H )一 2 A ( 删 一 丁 , 厂 , )
c= = =
{
^ — — — — ◆
’● 。 ’ 。 。。 一
l
[====]
,・
.
^
计算精 度 比较 令人 满意 。
2 制 冷 系统 主 要 部 件 的建 模
船舶电力系统的动态仿真与优化设计研究方法

船舶电力系统的动态仿真与优化设计研究方法在现代船舶的运行中,电力系统扮演着至关重要的角色。
船舶电力系统不仅要为船舶的各种设备和系统提供稳定可靠的电力供应,还要能够适应复杂多变的工况和环境条件。
为了确保船舶电力系统的性能和可靠性,对其进行动态仿真和优化设计是非常必要的。
船舶电力系统是一个复杂的系统,它由发电设备、配电设备、输电线路和用电设备等组成。
发电设备通常包括柴油发电机组、燃气轮机发电机组等;配电设备包括开关柜、配电箱等;输电线路则包括电缆和母线等;用电设备则涵盖了船舶的推进系统、导航系统、通信系统、照明系统等。
由于船舶在运行过程中会面临不同的负载变化、环境条件和运行工况,船舶电力系统需要具备良好的动态性能和适应性,以保证电力的稳定供应和设备的正常运行。
动态仿真是研究船舶电力系统性能的重要手段之一。
通过建立船舶电力系统的数学模型,并利用计算机软件进行仿真,可以模拟系统在不同工况下的运行情况,从而对系统的性能进行评估和分析。
在进行动态仿真时,首先需要对船舶电力系统的各个组成部分进行建模。
对于发电设备,需要考虑其输出特性、调速特性和调压特性等;对于配电设备,需要考虑其开关动作特性、保护特性等;对于输电线路,需要考虑其电阻、电感和电容等参数;对于用电设备,需要考虑其负载特性和功率需求等。
在建立数学模型后,选择合适的仿真软件进行仿真分析。
目前,市场上有许多用于电力系统仿真的软件,如MATLAB/Simulink、PSCAD、ETAP 等。
这些软件具有强大的功能和丰富的模型库,可以方便地构建船舶电力系统的仿真模型,并进行各种工况下的仿真分析。
在仿真过程中,可以设置不同的参数和工况,如负载变化、故障情况等,观察系统的电压、电流、频率等参数的变化情况,评估系统的稳定性、可靠性和动态响应性能。
通过动态仿真,可以发现船舶电力系统在运行过程中可能存在的问题和潜在的风险。
例如,当负载突然增加时,系统的电压可能会出现较大的波动,甚至导致设备故障;当发生短路故障时,系统的电流可能会急剧增大,超过设备的承受能力。
船舶电力负荷中电动机的动态建模与仿真

有的文献提出了反映从 1 1 H 宽频率范围 0~ 0M z 响应特 性 的三相 电动 机 的模 型 J有 的学 者 计 及 3 .
气 隙空 间谐 波效 应 产生 的负 载 杂 散 损耗 , 简 化 在 的电动 机等 效 电路 中用 与定 子 电抗 串联 的 附加 电 阻来反 映 损 耗 , 做 了实 验 验 证 j还 有 文 献 研 并 .
机模 型 , 应用 于不 同 的场 合 , 等效 模 型各 有 侧 重 , 可 以为后来 的研究 者 提供方 向和基 础支 持.
影响电力系统仿真精度的关键因素之一就是
负荷模 型 比较粗 略 . 对 不 同 的仿 真 目的 和仿 真 针 精 度 要 求 , 须 确 定 重 要 负 荷 的 负 荷 特 性 和 模 必
收 稿 日期 :0 1 70 2 1- - 0 3
基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 00 0 0 5991)
作者 简介 : 李东辉 (90 )男 , 17 一 , 讲师 , 博士研究生 , 主要从事船舶 电力 系统建模与仿真的研究
E- i : s 0 1 1 6 c m. ma l l t 3 @ 2 . o i7
综 述 了用于潮 流 和长期 电压稳 定性研 究 的静态 三 相 异步 电动 机 的模 型 , 选择 了代 表 不 同工 作 区 域
的最合适的电动机模 型 .0 1 , 2 1 年 贺仁睦等在 进行负荷建模时 以电压和频率作为输入量 , 将建 立 的负荷模 型应 用 于 实 际系 统 J上 述各 类 电动 8.
仿真模 型. 利用 Sm l k提供 的模块构 造仿 真模 型 , iui n 并进行 了计算 机仿真 , 出了全压及星 三角起动 过 给 程的定子电流 、 转矩等仿真 曲线. 真结果符合实 际起动 的情况 , 仿 同时也验证 了所建模型的正确性.
船舶操纵性能的仿真分析与设计优化

船舶操纵性能的仿真分析与设计优化随着船舶设计技术的飞速发展,对船舶操纵性能要求也越来越高。
特别是在现代化的航运市场中,船舶的操纵性能已经成为衡量其经济性、安全性和舒适性的重要指标之一。
当然,船舶的操纵性能不仅与船体本身的设计有关,而且也与船员的技能和驾驶操作方式密切相关。
因此,为了提高船舶的操纵性能,必须采用科学的手段对其进行仿真分析和优化设计。
一、船舶操纵性能的仿真分析在计算机技术和数值模拟技术的支持下,船舶操纵性能的仿真分析已经成为现代船舶设计的重要手段。
通过对船舶的运动特性、操控响应和航行状态等进行全面仿真分析,可以帮助设计师找到解决方案,提高船舶的操控性能和安全性。
同时,船舶操纵性能的仿真分析还可以评估不同类型船舶的性能差异,为船舶的建造和运营提供参考依据。
船舶操纵性能的仿真分析一般由以下几个方面组成:船舶运动学模型、船舶操纵性能模型、环境条件模型和船员行为模型。
其中,船舶运动学模型是仿真分析的基础,包括船舶的运动方程和运动状态的计算方法。
船舶操纵性能模型则是描述船舶操纵性能特点的数学模型,包括船舶的滚转、俯仰、偏航等方面的响应特性。
环境条件模型则是考虑该海区海况、流洋流、风浪等环境因素对船舶操纵性能的影响。
船员行为模型则是考虑到船员的反应和决策对船舶操纵的影响。
通过四个方面的综合分析,可以得到船舶操纵性能的整体权衡。
船舶操纵性能的仿真分析,使用的仿真软件也是非常关键的一个因素。
目前市面上较为常见的仿真软件有SHIPFLOW、MARC等等。
其中SHIPFLOW是用于船舶水动力学仿真分析的计算机软件,可以模拟船舶的水动力性能和操纵性能,预测ship motions、sea loads and ship responses 的全过程。
而MARC则是一种有限元分析软件,可以求解结构动力学问题,可以模拟船舶在不同环境条件下的晃动以及其他特殊条件下的疲劳寿命等等。
同时这两个软件还有其他优秀的特性,众多软件提供了示范数据、例程和测试案例,帮助设计师更好的运用仿真技术进行优化设计。
船舶电力推进动态负荷仿真系统的设计

p rs swela o p cf r b e n ou in fMa i e E e t c P o uso n mi a i lt n S s m. at .a l s s me s e i c p o l ms a d s l t s o r l cr r p lin Dy a c L d S mu a i y t i o n i o o e
6 0V、5H 、1k 低 速大 功率 永 磁 同步 电机 和对 9 1 z1 W
的环 保 指标 , 而具 有很 大 的市场 潜力 , 预测 为 民用 被
船舶装备的主流¨ 。到 目前为止 , J 国内在船舶电力
推进方 面研究 还极 其滞 后 , 究 单位 只有 少数 几家 , 研 研究 内容 主要 围绕 推进 电机 和变 频技术 。 国内众多 船 厂 和船公 司对 各种 新 颖 推 进 装 置缺 乏 了解 , 营 经 理 念还 比较 落后 , 造船 的关键 技 术完 全是 国外 的 , 因 而迫 切需要 研究 船舶 电力 推 进 的相 关 技术 , 为今 后 航 运 和造船业 的发 展做 积极 准备 。 通 过系统仿 真 的方 式来 研究 多样 化 推进 电机 的 运行 特 』和推 进效 率 ; 生 研究 低 速 变频 装 置 ; 究 各种 研
l iii f xbly.rl bl y la n s ,ee .T ee rhol rn lcr rp linb a so tm i lt ni ai e t ei it ,ce n es t. orsac lmaieee t cpo uso yme n fs e smuai saf s- a i i  ̄ o e
游船空调降温过程舱内温度场及速度场的动态模拟

维普资讯
低 温 与超 导 第3 6卷 第 2期
制 冷技 术
Rerg r t n fie ai o
Cr . Su e e n yo & p ro d
V0 . 6 No 2 13 .
游 船 空 调 降 温 过 程 舱 内温 度 场 及 速 度 场 的 动 态 模 拟
2 .Gul ors Cop rt nL mi d , i n5 1 0 C ia in T u i i m roai i t Gul 4 0 2, hn ) o e i
Ab t a t h d li a o td t s l ae te t re—d me so r u e t o n t ec bn sr c :T emo e s d p e o i mu t e h h i n in t b ln w i a i .T efnt ou to n u l f h h i i v l me meh d a d e S MP r h t l d pe o d s e s n ou e t e dfee t le u t n h e s l td r s ti a ay e n ti a e , I L ai mei a e a o td t ip re a d sl t h i r ni q a i .T i ae e u s n z d i h s p p r E t c a o mu l l
5440TEU船舶制冷系统动态仿真

psat
=
exp ( a1
+
a3
a2 ) + t sat
m
=
Q q0
(11)
式中 : Q 为蒸发压力调节阀容量 (kW) ; t 为蒸发温
度 ( ℃) ; p 为压力 ; m 为蒸发压力调节阀流出的质
量流量 ; q0 为单位制冷量 ; a1 、a2 、a3 分别为系数 ;
psat 代表饱和状态.
1. 5 蒸发器模型
量 ;υ表示压缩机吸气比容 ; P 表示输入功率 ; T 和
p 分别表示压缩机绝对温度和压力 ; R 表示通用
气体常数 ; D , i , s , n 分别是压缩机的缸径 、气缸
数 、活塞行程和转速 ; k 表示压缩行程的多变指
数 ;λ和η分别是压缩机的输气系数和电效率 ; 下
标 th 和 com 分别表示压缩机的理论值和实际值 ;
mr
(
d d
hr z
)
= - πD1αi ( Tw -
Tr)
(12)
hr = xhv + (1 - x) h1
(13)
Tw
=
Doβfαo Ta + ξDiαi Tr Doβfαo + ξDiαi
ma
cp
d Ta dz
=
ξmr
d hr dz
(14)
1. 5. 2 过热区
控制方程组为
m
r
(
d hr dz
υ = υs (1 + a25ΔTsh + a26ΔTsh2 + a27ΔTsh Tsat
+ a28ΔTsh2 Tsat + a29ΔTsh Tsat2 + a30ΔTsh2 Tsat2)
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远 洋 船舶 空调 系统 的动态 负荷 仿 真 分 析
成 华 , 赵 忠超 ,史 策2 , 丰威仙 , 云 龙
( 1 . 江苏科技大学 能源与动力工程学院 , 江苏 镇江 2 1 2 0 0 3 ) ( 2 .南京理工大学 能源与动力工程学院 , 江苏 南京 2 1 0 0 9 4 )
摘
要: 采用黑箱模 型理论建立 了船舶多功能舱室动态负荷数学模型 , 经分析求解 , 获得 了某典 型欧亚远洋航 线上 的船舶
动态负荷变化规律. 结果表 明 : 船舶空调负荷 随航 区、 航行时刻发 生显著变 化, 通风 负荷 占总 负荷的 5 1 . 9 2 %, 而舱 壁导热 、
辐射负荷仅分别 占总负荷的 7 . 4 7 %, 6 . 6 8 %; 同一航区同一时刻 , 各功 能舱室 负荷最大值 是最小值 的 2 . 6 8 4 倍; 此外, 运 用
wh i l e h e a t c o n d u c t i o n a nd r a di a t i o n l o a d o n l y a c c o u n t or f 7. 4 7% a n d 6 . 6 8% ,r e s p e c t i v e l y .F o r t h e s a me n a v i — g a t i ng a r e a.t he ma x i mu m l o a d i s 2. 6 48 t i me s o f t h e mi n i mum l o a d or f d i f f e r e n t c a b i n s a t t h e s a me t i me .I n a d— d i t i o n,t he i mp a c t f a c t o r s a r e a n a l y z e d by r e g r e s s i o n a na l y s i s me t h o d,a nd 91 . 72 % o f v a ia r t i o n o f t he d y n a mi c l o a d r e s u l t s f r o m t h e o u t s i d e t e mp e r a t u r e c ha ng e . Ke y wo r d s:o c e a n— g o i ng s h i p;d y n a mi c l o a d;r e g r e s s i o n a na l y s i s
we r e c a l c u l a t e d t h r o u g h t h i s ma t h e ma t i c a l mo d e 1 .T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a i r —c o n d i t i o n i n g l o a d o f c a b i n s v a — r i e s s i g n i f i c a n t l y w i t h n a v i g a t i o n a r e a s a n d s a i l i n g t i me .V e n t i l a t i o n l o a d a c c o u n t s or f 5 1 . 9 2 % o f t h e t o t a l l o a d,
Ch e n g Hua ,Zh a o Zh o n g c h a o ,S h i Ce ,F e n g We i x i a n ,Yu n L o n g
( 1 . S c h o o l o f E n e r y g a n d P o w e r E n g i n e e i r n g , J i a n g s u U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Z h e n j i a n g J i a n g s u 2 1 2 0 0 3, C h i n n a na l y s i s o n d y na mi c l o a d o f a i r — c o n di t i o ni n g
s y s t e m o f o c e a n。 g o ng i s hi p
回归分析知 , 可变舱室负荷的 9 1 . 7 2 %受室外温 度变化 的影 响.
关键 词 : 远洋船舶 ; 动态负荷 ;回归分析
中 图 分类 号 : u 6 6 4 . 8 6 文献标志码 : A 文章编号 : 1 6 7 3— 4 8 0 7 ( 2 0 1 5 ) O l 一 0 o 6 4一O 6
Abs t r a c t :A d y n a mi c l o a d ma t h e ma t i c a l mo d e l f o r s hi p S mu l t i f un c t i o n a l c a b i n s wa s d e v e l o p e d us i n g t he“b l a c k bo x mo d e l ”t h e o r y .T he mu hi f un c t i o n a l c a b i n s d y n a mi c l o a ds or f a s h i p n a v i g a t i n g i n a t y p i c a l Eu r a s i a n r o ut e
第2 9卷第 1期 江苏科 技大 学学 报 ( 自然 科学 版 ) V o 1 . 2 9 N o . 1 2 0 1 5年 2月 J o u m a l 。 f J i a n g s u U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y( N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n ) F e b ・ 2 0 1 5
( 2 . S c h o o l o f E n e r y g a n d P o w e r E n g i n e e i r n g , N a I l j i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 9 4 ,C h i n a )