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舰船蒸汽动力系统机动性能仿真研究
| 论文题名： | 舰船蒸汽动力系统机动性能仿真研究 |
| 关键词： | 蒸汽动力舰船;机动性能;仿真模型;集总参数法 |
| 摘要： | 蒸汽动力装置凭借单机功率大、安全可靠性高、使用寿命长等优点而广泛应用于大型军舰当中。机动性能是舰船最重要战术指标之一，直接决定了舰船的战斗能力和生存能力，然而蒸汽动力装置的工作特性和结构组成造成其机动性能欠佳的特点。因此，对于蒸汽动力装置机动性能的全面、系统的研究显得尤为重要。目前，蒸汽动力装置的研究主要集中于单个设备的工作特性研究之中，对于蒸汽动力装置机动性能的研究相对较少。为此，本文基于流体仿真软件SimuWorks建立高精度蒸汽动力系统的仿真模型，仿真研究蒸汽动力装置的机动性能。 本文根据热工基本理论，采用集总参数法建立起增压锅炉、涡轮增压机组、主汽轮机、螺旋桨等数学模型，并基于热工流体网络和SimuWorks仿真平台建立起蒸汽动力系统仿真模型。根据实验数据以及部分实船试航数据，对蒸汽动力系统仿真模型进行稳、动态校验，确保了仿真模型计算精度，提高了仿真结果的可信度。 在蒸汽动力系统仿真模型基础上进行机动性能仿真试验，包括逐级加速、直接加速、直接减速、正倒车转换、停车等动态工况，并仿真分析回汽保护以及倒车汽机阀开启时机对机动性能影响。仿真结果表明：逐级升负荷过程中，螺旋桨转速从五工况逐级加速至一工况分别需要0.9min、2min、3.6min、3min；直接升负荷过程中螺旋桨转速从正车五工况直接加速至一工况需要5min；直接降负荷过程中螺旋桨转速从高速一工况直接减速至低速五工况需要5.9min；正倒车转换过程中螺旋桨转速从全速正车转换至全速倒车大约需要13.9min，在螺旋桨能承受的最大安全扭矩内，倒车汽机阀开启时刻对应螺旋桨转速越大，舰船机动性能越好；回汽保护措施能够有效降低直接降负荷和正倒车转换过程中的汽包压力波动幅度，并且回汽开度越大，缓解汽包超压的效果越好；但是回汽保护会造成冷凝器喉部温度急剧上升，并且回汽开度越大，喉部最高温度越大；相同最大回汽开度下，开阀速度加快不会加剧对冷凝器的冲击，但能更有效缓解汽包压力骤升幅度。 |
| 作者： | 史智俊 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 宋福元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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