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原文传递船舶动力装置系统模块化建模与仿真研究

论文题名：	船舶动力装置系统模块化建模与仿真研究
关键词：	船舶动力装置;模块化技术;仿真模型;仿真软件
摘要：	虽然模块化技术已经广泛应用于船舶动力装置的仿真，但是大多数研究人员根据仿真目的，都只针对某一固定船型的特定动力装置系统进行仿真，没有考虑多种不同动力装置形式，其建立的模型已经固定，无法适用于其他型式的推进系统。因此，在对其他舰船进行仿真时就要重新进行建模。本文针对这一存在的问题，在以前的模块化技术基础上，本文提出“积件式”模块化技术，这种新的方法针对不同的动力装置建立各种组成部分不同类型的仿真模块，通过对不同类型模块的自由组合来实现不同动力装置系统的仿真模型。这种技术的采用解决了目前一个仿真软件只能针对一种船型的动力装置系统进行仿真的问题。本文从功能的角度，将整个动力装置系统根据功能分解为主机子系统、轴系子系统、离合器子系统、齿轮箱子系统、推进器子系统、船体子系统、气缸子系统、进气管子系统、排气管子系统、中冷器子系统、压气机子系统、涡轮子系统、增压器转子子系统、调速器子系统、供油装置子系统。每个子系统对应一个模块库，再从机械结构的角度分析模块库中包含的基层模块，这些基层模块即为组成整个动力装置系统的最基本的模块。确定模块之间的联系和参数传递关系，建立所有基层模块的准稳态数学模型。采用积件式模块化技术建立的推进系统模型中，一个模块即代表一个结构部件，实现一定的功能，类似于一个“黑匣子”，使用过程中无需关心模型的内部构成，只需关注其输入和输出参数。不同的模块组合即为不同的推进系统模型。根据积件式模块化技术对仿真软件的要求，结合matlab/Simulink的子系统封装技术和模块库功能，以此为平台建立各个基层模块的仿真模型。为每个子系统建立相应的模块库，将功能相同而结构不同的基层模块纳入对应的模块库中。为了使建立的模型能适用于不同的推进系统，本文使所有实验参数和结构参数都变量化。即在每个基层模块的建模过程中，给这些需要输入的参数赋予一个变量，封装子系统时对这些变量进行说明，通过子系统封装，模块即可接收用户的赋值。通过选用不同的模块组合，以实现不同动力装置系统的仿真。为了验证所建模型的正确性和仿真软件的实用性，本文以某型护卫舰的动力装置为例，建立了整个动力装置系统的仿真模型，并对其稳态和动态工况进行仿真计算，由稳态和动态工况特性的比较分析可知，仿真精度和仿真速度满足了仿真的要求，证明了该积件式模块化技术能适用于动力装置系统动态仿真。并且能将复杂的建模过程简化为简单的“积木搭建”过程。目前大多数船舶推进系统仿真软件，其建立的程序模块已经固定，只能针对某一特定船型的特定动力装置系统进行仿真，没有考虑多种不同动力装置形式，因此所建立的系统仿真模型无法适用于其他型号主机或者部件组合成的推进系统。本文在已有的模块化仿真技术基础上，结合Simulink 在仿真研究中的特点，提出“积件式”模块化建模技术，以解决一个仿真软件只能适用于一个动力装置系统的问题。本文将整个动力装置系统根据功能分解为主机子系统、轴系子系统、离合器子系统、齿轮箱子系统、推进器子系统、船体子系统、气缸子系统、进气管子系统、排气管子系统、中冷器子系统、压气机子系统、涡轮子系统、增压器转子子系统、调速器子系统、供油装置子系统。为每个子系统建立相应的模块库，将功能相同而结构不同部件的基层模块纳入对应的模块库中。通过选用不同的模块组合，以实现不同动力装置系统的仿真。为了验证所建模型的正确性和仿真软件的实用性，本文以某型护卫舰的动力装置为例，建立了整个推进装置系统的仿真模型，并对其稳态和动态工况进行仿真计算，由稳态和动态工况特性的比较分析可知，计算结果具有较高的精度，并且具有较高的仿真速度。
作者：	綦飞
专业：	轮机工程
导师：	肖民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文