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绞吸式挖泥船泥泵管线系统匹配特性研究
| 论文题名： | 绞吸式挖泥船泥泵管线系统匹配特性研究 |
| 关键词： | 绞吸式挖泥船;泥泵管线系统;匹配特性;泥浆流速;最优工况点 |
| 摘要： | 绞吸式挖泥船是疏浚施工中应用最为普遍的一类船舶。泥泵管线系统是挖泥船主要耗能部分之一，其匹配特性直接影响到浆体输送效率和施工安全性。 对于泥泵管线系统匹配特性的研究主要集中在工况点优化和工况优化自动化两个方面。针对施工过程中随着环境变化最优工况点难以及时计算的问题，结合疏浚施工中实际工况条件，本文主要进行了泥浆特性研究、泥泵管线匹配模型的建模、工况点优化方案分析、优化软件的制作、实船施工数据对比等工作，具体的研究方法和结论如下： （1）在泥浆特性研究的基础上，建立了泥泵管线系统匹配模型。通过MATLAB以泥浆流速、浓度和泥泵转速为变量进行仿真，分析了不同工况点优化手段对泥泵管线系统工况的影响。当其他影响因素不变时，将泥浆流速控制在临界流速可使得疏浚效率显著提高；当泥浆浓度增加时，产量会随之增加，而比能耗则会呈现先降低后提高的趋势；泥泵转速发生改变时，产量和比能耗都会发生变化，而变化情况需依据具体工况条件而定。 （2）通过对差分进化算法的研究，提出了基于差分进化的泥泵管线系统工况点优化方案。以某4500方的绞吸式挖泥船为对象，在不同工况范围和精度条件下将传统工况点优化方案和所提出的工况点优化方案进行对比，得到的结果为：在小范围低精度的工况点优化问题上，两种方案都能在短时间内计算出最优工况点；但在大范围高精度的工况点优化问题上，基于差分进化的泥泵管线系统工况点优化方案在计算时间上明显优于传统工况点优化方案。 （3）以基于差分进化的泥泵管线系统工况优化方案为基础，利用Visual Studio开发了绞吸式挖泥船泥泵管线系统匹配特性软件。以“长狮X”号绞吸式挖泥船的泥泵管线参数为依据，在软件中建立了名为“长狮X”的项目文件，利用所制作软件“公式管理”界面将不同阻力损失公式和临界流速公式的计算结果与挖泥船试挖数据进行对比分析。结果显示，陈广文阻力损失模型和Durand临界流速模型更适用于“长狮X”号绞吸式挖泥船工况点的计算。利用软件“工况优化”界面分别计算了不同工况条件下的最优工况点，将计算结果与实船施工数据进行对比，证明了软件计算结果的可行性。 |
| 作者： | 魏潇 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 郭蕴华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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