船用增压锅炉过热器二维动态仿真研究

论文摘要

在船用蒸汽动力装置仿真系统开发中,增压锅炉的仿真研究对掌握整个机组动态特性起着关键性作用。过热器是船舶锅炉中的关键部件,所处工作条件最为恶劣,对其进行仿真计算是增压锅炉研究的重点。目前,国内各研究机构对船用增压锅炉的仿真研究尚处于起步阶段,对增压锅炉过热器的多维仿真研究基本属于空白。因此基于分布参数模型,从传热机理上对增压锅炉过热器进行动态性能分析,有较大的理论及实际意义。本文以增压锅炉过热器实际模型为研究对象,结合其工作特点,建立了过热器传热过程的偏微分方程。在作出合理的假设后,对模型进行简化,简化采用分布参数系统,对偏微分方程作离散处理,并将其表示成状态空间的形式。在上述动态数学模型的基础上,采用四阶龙格-库塔算法,利用C语言编制了增压锅炉过热器动态性能仿真程序,并对模型进行了考核及验证。利用所编制的仿真软件,进行了增压锅炉启动及升、降负荷的仿真实验,得出了工质温度、压力、流量及管壁温度等主要参数随时间和空间的变化规律。从原理上初步解析了增压锅炉过热器的动静态性能,为增压锅炉过热器优化设计,控制策略研究及最优启动方案的确定奠定了一定的理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 增压锅炉研究现状
• 1.1.2 锅炉过热器研究现状
• 1.2 计算机仿真及课题相关领域的发展状况
• 1.3 本文研究的意义、内容和方法
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 本文主要工作
• 第2章 过热器仿真数学模型的建立
• 2.1 概述
• 2.2 数学模型的建立
• 2.2.1 动态机理模型
• 2.2.2 离散方程的建立
• 2.3 本章小结
• 第3章 仿真程序设计
• 3.1 计算机仿真
• 3.1.1 仿真的概述
• 3.1.2 仿真一般模式
• 3.1.3 计算机仿真的特点及作用
• 3.2 仿真算法
• 3.2.1 常用仿真算法
• 3.2.2 仿真算法的选取
• 3.3 VC和tecplot简介
• 3.4 仿真程序的建立
• 3.4.1 算法的程序格式
• 3.4.2 程序中的参数及输入
• 3.4.3 换热管内外壁的初始温度
• 3.4.4 压降计算
• 3.4.5 程序流程图
• 3.5 本章小结
• 第4章 仿真研究
• 4.1 仿真模型的修正
• 4.1.1 烟气与管外壁传热系数的修正
• 4.1.2 烟气侧与蒸汽侧的模型修正
• 4.2 各负荷工况下的仿真
• 4.3 过热器动态测试
• 4.3.1 减负荷扰动动态测试
• 4.3.2 升负荷扰动动态测试
• 4.3.3 动态测试结果分析
• 4.4 船舶锅炉启动时过热器仿真
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢