风帆助航船机舱通风实时特性分析方法研究

论文摘要

节能减排已成为中国乃至世界经济发展的一个焦点,航运业需要采取相应的措施来进行此项工作。中远集团承办了“风帆助航”项目,旨在通过在柴油机船舶上加装风帆,利用海上风能为船舶提供推力,降低燃油的消耗量,从而降低航运成本,达到节能减排的目的。本文以此项目为研究背景,阐明由于风帆助航船自身存在的特殊性,机舱通风系统必须具备实时特性,而实时性的机舱通风前人未曾进行深入研究。为此,本文以风帆助航船机舱通风系统为研究对象,对机舱通风实时特性的分析方法进行研究,阐述求解机舱通风实时特性公式的过程,并将此公式运用到典型船舶中,得到机舱实时通风量。本文首先就常规机舱通风特性的求解方法进行介绍,并分析各方法的优缺点,结合风帆助航船的特殊性,对选取的求解公式进行优化、精确后,得到机舱通风实时特性的母型公式,然后提取出两个机舱通风实时特性的主要影响因子——风帆助推力和舷外温度,分别就两者与机舱实时通风量的关系进行分析,之后将风帆助推力和舷外温度作为输入变量,带入母型公式,得到风帆助航船机舱通风实时特性的求解公式。将求解公式运用到典型船舶“文竹海”轮中,运用FLUENT软件,求得风向、风速与风帆助推力的关系,以海上风向、风速作为输入量,将各舷外温度区间的实时特性求解公式用MATLAB进行三维曲面拟合,并选取典型航线,根据风力情况划分出七个航段,将各航段的实时通风量在MATLAB中进行图像输出,并与常规通风量相比较,为实时控制提供数据支持。通过上述的分析方法,可以根据风帆助航船舶的具体资料、海上风力变化情况,运用机舱通风实时特性求解公式得到机舱最适宜的实时通风量,此实时特性可为风帆助航船机舱通风系统设计提供理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 风帆助航研究背景
• 1.1.2 中外船舶机舱通风研究现状
• 1.2 研究意义
• 1.3 论文思路
• 1.4 论文主要工作
• 第2章 机舱通风特性求解方法研究
• 2.1 换气次数计算法
• 2.2 设备散热量计算法
• 2.3 燃烧空气量计算法
• 2.4 主机功率估算法
• 2.5 船舶规格书计算法
• 2.6 柴油机船舶机舱通风设计规范计算法
• 2.6.1 燃烧所需通风量
• 2.6.2 排除散热量所需通风量
• 2.7 不同求解方法对比分析
• 第3章 风帆助航船机舱通风量计算方法研究
• 3.1 机舱实时通风求解方法选取与实时性影响因子提取
• 3.1.1 机舱实时通风求解方法选取
• 3.1.2 实时性影响因子提取
• 3.2 风帆助推力与实时通风量的关系
• 3.2.1 风帆助推力与主机功率的关系
• 3.2.2 主机功率与实时通风量的关系
• 3.3 舷外温度与实时通风量的关系
• 3.4 机舱通风实时特性求解公式
• 3.5 本章小结
• 第4章 "文竹海"轮风帆助航机舱通风实时特性分析
• 4.1 "文竹海"轮风帆助推特性计算
• 4.1.1 助推特性计算方法
• 4.1.2 助推特性计算结果
• 4.2 "文竹海"通风系统实时特性求解
• 4.3 典型航线上实时通风量的求解
• 4.3.1 典型航线选取
• 4.3.2 典型航线划分
• 4.3.3 实时通风量求解与图像显示
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢