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喷水推进系统主机加速性能仿真研究
| 论文题名： | 喷水推进系统主机加速性能仿真研究 |
| 关键词： | 喷水推进系统;主机加速;空化限制;联合仿真;船舶动力装置 |
| 摘要： | 喷水推进技术从上个世纪50年代以来开始成为国内外船舶行业竞相研究的对象,在民用和军用方面都获得了长足发展和广泛应用。开展喷水推进系统的建模、仿真等数值模拟工作,再现系统在稳态及动态时的工作过程,揭示系统运行的内在机理,对于喷水推进系统的研究、应用具有现实的指导意义。 本文从喷水推进系统的结构组成、数学模型的建立与验证、故障状态仿真等方面展开研究。首先简述了喷水推进的基本工作原理、发展历程以及国内外的生产和研究状况。在此基础之上将某型喷水推进舰船作为具体的研究对象。分别在AMESim中建立了相继增压柴油机模型,在Simulink中建立了柴油机调速模型、喷水推进泵模型以及船体运动模型。其次,根据柴油机的出厂实验和实船的航行数据,对系统模型进行了验证。最后以AMESim和Simulink联合仿真的形式对喷水推进系统的加速性能以及增压器故障对该船机动性能的影响两个方面进行了研究。 首先,为满足最大的加速机动性要求,获得了四机四泵模式下,在满足主机负荷限制、喷水泵空化限制、加速速率限制条件下的主机最大加速速率。其次,在部分推进轴系工作时,由于总推力的减小导致舰船加速过程缓慢,而加速速率不变,使得喷水泵工作在空化限制区,因此需要设定此时的最高主机转速,本文予以了计算。考虑到此时主机并未充分发挥其功率,本文进一步探讨了在双机双泵模式下分段加速和减小加速速率的可行性。结果表明分段加速导致控制过程复杂,而减倍加速速率同样未能改善加速过程。最后,研究了单增压器故障对舰船动力性的影响,获得了该故障态下的主机负荷限制、齿条位移限制和循环喷油量限制。四机四泵模式下,增压器故障不仅降低了最终航速,在加速过程末端时容易使喷水泵工作在空化限制区。因此加速时间应设有充裕的缓冲余量。在二机二泵模式下,因为最高主机转速限制的缘故,主机并没有进入双增压器工作区,因此不受增压器故障的影响。 |
| 作者： | 李坤 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 李文辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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