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大型油船辅锅炉虚拟仿真系统的设计与实现
| 论文题名： | 大型油船辅锅炉虚拟仿真系统的设计与实现 |
| 关键词： | 锅炉系统;船舶辅机;数学模型;轮机模拟器;虚拟仿真 |
| 摘要： | 大型油船辅锅炉是船舶辅机中典型设备之一，起着加热货油、船用燃油以及滑油，驱动货油泵等蒸汽辅机，满足船舶航行、货油运输所需的作用，保证其安全运转对船舶正常运营具有重要意义。同时辅锅炉系统复杂，设备较多，需要管理人员通过训练来获取较高的技术水平以及应对突发事故的能力。对管理人员进行训练时，使用实体锅炉受空间和成本的限制，使用仿真模拟器多为半实物仿真和二维软件界面，缺乏动态展示效果。本课题将传统二维仿真软件与虚拟仿真技术结合，以三菱MAC-S45B锅炉为研究对象开发了一套大型油船辅锅炉虚拟仿真系统，系统实现了虚拟场景中辅锅炉的模型展示、相关设备的基本操作以及虚拟场景与二维界面的状态同步，具有一定实际意义。 课题对油船辅锅炉进行了机理研究，根据辅锅炉系统的特点，选用混合建模法和集中参数法，通过一定的简化，应用质量守恒、能量守恒、工程热力学理论以及经验公式分别建立炉膛、经济器、汽包、水冷壁和下降管四个模块的数学模型。根据建立的数学模型使用Matlab/Simulink搭建各个模块的仿真模型，通过输入输出参数的联系组合成锅炉整体模型，设定合理的参数进行仿真实验。其中静态仿真实验结果满足仿真系统精度要求，动态仿真实验结果符合实船锅炉动态响应规律，证明了模型的合理性和准确性。 其次，在已建立的仿真模型的理论基础上，运用C#语言在VisualStudio的编程环境中开发了二维仿真软件。软件包含锅炉给水系统、燃油供给系统、蒸汽分配系统和控制箱面板的可视化仿真界面端以及负责逻辑控制和数学模型计算的仿真模型端，实现了对锅炉手动/自动模式的基本操作，模拟锅炉实际运行状态以及实时显示锅炉运行参数等的功能。 最后，通过3dsMax建模，完成对锅炉的三维模型的建立和优化处理；在Unity平台中对虚拟场景进行设计，通过碰撞检测技术、射线拾取技术以及对交互点的动作设计实现了场景漫游和对交互点进行操作的功能；采用UDPSocket无连接通信方式，进行二维仿真软件与虚拟场景间的数据传输，实现了二维仿真软件和虚拟场景状态的实时同步。 |
| 作者： | 钟振宇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 甘辉兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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