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船机桨匹配设计与冷却系统优化研究
| 论文题名： | 船机桨匹配设计与冷却系统优化研究 |
| 关键词： | 船舶;螺旋桨;柴油机;匹配;冷却系统;优化设计 |
| 摘要： | 柴油机是船舶的主要动力来源，螺旋桨是推进船舶前进的执行机构，二者性能的好坏以及匹配效果如何将直接影响到船舶的营运经济性能和航行安全性能；船舶冷却系统是柴油机高温受热部件正常、高效运行的重要保证，冷却系统的设计与选型适当与否将直接决定主机功率能否充分发挥。因此，船舶机桨匹配研究和冷却系统研究越来越受到世界造船业和航运业的重视，成为船舶科技领域的重要课题之一。 目前常用的螺旋桨图谱匹配设计涉及大量图、表及繁多复杂的计算公式，并且各图表有特定的适用范围，不利于设计应用和推广；船舶冷却系统中冷却水流量、水泵排量等主要依据主机标定点设计，而船舶在实际航行过程中主机主要运行在部分负荷状态，这样就造成了冷却能力过剩，冷却水温度过低，影响主机性能的发挥。为此，本论文以中速小功率船舶柴油机为研究对象，以船舶机桨匹配与冷却系统优化设计为题进行船舶动力系统匹配设计研究，主要内容有： (1)船舶机桨匹配设计计算平台的建立本论文基于船舶能量平衡问题分析，推导螺旋桨与船舶柴油机之间能量传递关系，分析螺旋桨与柴油机的匹配设计。根据螺旋桨图谱设计理论，依据荷兰船模1973～1975年整理完成的B型螺旋桨新图谱，参照母型船阻力特性曲线和螺旋桨尺寸计算设计船舶主机功率，考虑适当修正选择主机型号；根据选择的主机参数校核计算螺旋桨尺寸和船舶最大航速。进行匹配设计后螺旋桨空泡校核、船舶航行特性分析及主机性能分析。建立船舶机桨匹配设计与分析计算平台，并以200t驳船为例验证计算平台的有效性和精确性。 (2)船舶冷却系统优化分析本文基于传热理论计算气缸壁在主机全负荷工况和部分负荷工况时热负荷的变化规律，分析定流量冷却和变流量冷却对气缸壁温度的影响，提出实现变流量的设计方法。分析中冷器热负荷随环境温度、进气流量、主机工况的变化规律，提出根据船舶航行环境、主机使用工况的中冷器控制方法。基于换热器基本理论设计海淡水换热器计算、校核框图，为船舶冷却系统设计平台提供了计算基础。根据主机散热量和热负荷设计海水泵选型计算流程，并基于航行环境的变化规律和航行经济性提出海水泵和换热器的优化设计方法。 |
| 作者： | 刘海强 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吕林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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