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船舶调距桨推进装置的数学建模与仿真研究

李明  
【摘要】: 柴油机仍然是当前水陆运输器具的主要动力,预计在相当一段时间内将保持这种态势。据统计,近年来造船95%以上采用柴油机作为其主动力装置。调距桨与定距桨相比,具有操纵性能好、能实现最佳功率运转、油耗量少、易于实现遥控、航行条件适应性强和动力装置的综合经济性好等优点,被广泛的应用到一些工程船和客船上。因此建立其数学模型并用来预测其性能在工程领域中具有重要的意义。 仿真就是对真实系统(物理系统)在不失其物理本质特征的前提下所做的一种合理简化与高度概括。通常有实验模拟和计算机模拟之分,本文属于计算机模拟。由于计算机模拟存在诸多好处,计算机模拟在现代工程设计中已起着越来越重要的作用。 本文应用容积法、经验公式和试验数据修正等综合建模方法,建立了MANBW 6S35MC型柴油机和NA40/S型废气涡轮增压器的数学模型,利用VC++6.0编程语言进行编程,完成了数学模型的精确求算。通过仿真结果与试验数据对比验证了建模方法的有效性,模型能较好地反映实际柴油机系统的稳态特性。 鉴于柴油机的容积法仿真模型计算量大,无法满足实时性仿真的要求,本文建立了MAN BW 6S35MC型柴油机的准稳态模型;建立了船舶轴系、调距桨和船体动力学特性的准稳态实数学模型,并利用VC++6.0开发了调距桨推进装置的仿真系统软件。 本文所设计的船舶调距桨推进装置仿真系统可用于分析、预测柴油机推进装置在不同工况下的动态和稳态特性,可用于轮机模拟器的仿真训练,对于轮机工程的管理和设计具有重要意义。


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