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大型集装箱船能效建模与仿真研究
| 论文题名： | 大型集装箱船能效建模与仿真研究 |
| 关键词： | 大型集装箱船;营运指数;能效系统;建模仿真;敏感性分析 |
| 摘要： | 随着全球对温室气体排放问题的愈发重视，作为温室气体排放大户的航运业，承受着越来越大的压力。为促进船舶节能减排，国际海事组织提出船舶能效营运指数，并将其作为评价船舶能效水平的最新标准。 本文以某8063TEU集装箱船为目标船，根据EEOI的物理含义，基于模块化建模的思想，建立目标船能效系统数学模型，基于MATLAB/Simulink软件建立仿真模型，深入研究分析航速、载货量、航程、停港时间以及风浪对目标船EEOI的影响，并研究分析基于航速和航线优化对EEOI的降低效果，为提高船舶能效水平指明一种优化方法。 首先建立目标船推进系统数学模型，具体包括主机、螺旋桨、船机桨匹配的数学模型，对EEOI计算公式进行变形推导，根据各物理量之间关系构成完整的目标船能效系统数学模型，从而确定航速、载货量、航程、停港时间以及风浪阻力与目标船EEOI之间的数学关系。然后利用MATLAB/Simulink软件建立目标船能效系统仿真模型，根据目标船的试航数据和营运数据对模型的正确性与精度进行验证。最后对目标船EEOI的影响因素进行研究。仿真结果表明：降低航速和增加载货量能有效降低EEOI，增加航程和减少停港时间能降低EEOI但效果不明显，EEOI对航速的变化敏感性最高，载货量次之，对航程和停港时间变化的敏感性较低；定转速情况下，逆风和顶浪航行会使EEOI增加，顺风航行会降低EEOI，影响程度随着风阻和波浪增阻的增加而变大；在载货量确定的情况下，仿真优化后目标船该航次在航速为21kn、20kn、19kn时EEOI分别降低了14.46%、18.76%、23.58%，同时整个航次燃油分别节省了411.11t、617.75t、849.76t，采取降低航速和优化航线的联合优化策略能明显降低目标船EEOI，使其能效水平明显提高。 本文建立的能效仿真模型一定条件下能对目标船EEOI进行预测，对船舶能效管理具有理论指导意义。论文给出的优化方案，对航运公司有一定参考价值。 |
| 作者： | 周科 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 陈辉 |
| 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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