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结构轻量化对船舶能效设计指数的影响研究
| 论文题名： | 结构轻量化对船舶能效设计指数的影响研究 |
| 关键词： | 船舶工程;结构轻量化;能效设计指数;优化设计 |
| 摘要： | 2011年MPEC62次会议正式通过了“新船能效设计指数(EEDI)”，并于2013年开始实施，2015年正式执行。EEDI是是船舶消耗的能量换算成CO2排量和船舶有效能量换算成CO2排量的比例指数，是衡量船舶是否达到绿色船舶要求的指标。相比于其他绿色船舶优化的方法，减轻结构重量主要应用于设计阶段。结构优化的优势在于不改变船舶的型线，不改变船舶的布置，可直接减少造船用的钢料。由于钢料的减少，一方面可以增加部分载重量，另一方面可以降低主机功率，从而有效地降低EEDI值，提高船舶能效水平。因此在保证船舶安全性的同时，减少船舶的自重，增加船舶载货量，是提高新船能效水平的重要技术措施之一。因此，本文分析船舶结构轻量化对能效设计指数的影响，从而探讨提高新造船舶能效水平的有效方法。 针对相关研究现状，本文研究内容包括以下三个方面: 首先阐述了基于优化设计的船舶结构轻量化方法。简要介绍了结构轻量化方法，梳理了其中的船舶结构优化设计方法以及船舶结构优化设计流程。以4500DWT散货船为例，对其进行了结构优化设计，包括设计变量、目标函数和约束条件的确定，结果，其船体结构钢料重量减轻了4.30％。 对船舶结构轻量化对EEDI的影响进行了定性和定量分析，并对分析结果进行了系统的阐述。介绍船舶能效设计指数的计算公式及各参数的含义和取值方法，重点对EEDI公式进行了敏感性分析，包括载重量敏感性分析和主机功率敏感性分析。结构重量减轻后，通过增加载重量和减小主机功率两种途径，探讨两个因素对EEDI影响的敏感性。以4500DWT散货船为例，在结构优化设计之后，通过两种途径，得到的该船EEDI值降幅均大于4％，且减小主机功率后EEDI的降幅更大。然后，对船舶结构强度进行了全船有限元分析，系统地阐述了有限元模型的建立、网格的划分方法、边界条件、计算工况、载荷施加及强度校核标准，并对全船主要结构件进行了强度校核，以确保优化的结构在增加载重量后仍满足规范要求。 应用VB语言，设计并开发了船舶EEDI计算程序。对程序开发进行了需求分析，阐述了船舶EEDI计算程序开发的过程。该程序包括两大功能模块:EEDI计算模块和参考线回归分析模块。 本文的研究成果可为提高我国新造船舶能效水平提供指导，对于我国节能船舶技术的发展和研究具有借鉴意义。 |
| 作者： | 贾涛宁 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陆丛红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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