气垫船燃气轮机推进系统总体性能仿真分析

摘要

气垫船作为一种极具发展潜力的特种船舶,凭借其独特的优点在军事和民用方面都有着广泛的用途和广阔的前景。燃气轮机作为一种先进的船舶动力装置,成为气垫船推进系统主机更是毋庸置疑的最佳选择。所以对于以燃气轮机为主机的气垫船其动态特性的研究是非常必要的,而利用计算机仿真技术则是达到这一目的的有效手段。然而目前国内对气垫船燃气轮机推进系统稳态和动态的仿真工作开展较少,所以本文针对气垫船燃气轮机推进系统进行了总体性能仿真分析。仿真结果对于气垫船的研发,设计提供理论基础,具有重要的实际意义。
　　本文对气垫船燃气轮机推进系统的组成及结构形式进行研究,基于模块化建模思想,分析研究各个部件的数学建模方法,建立准确适用的数学模型。利用BP神经网络的方法对压气机,涡轮,空气螺旋桨的特性线进行了处理和拟合,从而进一步达到仿真精度要求。利用仿真模型建立由各个部件构成的仿真模型库。在MATLAB/GUI软件平台开发气垫船燃气轮机推进系统仿真界面,实现通过人机界面控制仿真模型,快捷准确获得仿真结果的目的。
　　基于气垫船燃气轮机推进系统仿真软件开展稳态和动态的仿真分析。首先对气垫船燃气轮机系统的稳态性能进行仿真研究与分析,研究不同工况下燃气轮机本体的外特性以及船机桨匹配等稳态问题,通过仿真研究,得出最佳匹配特性;在推进系统稳态仿真分析的基础上,对气垫船燃气轮机系统的动态性能进行仿真研究,分别研究了两种控制方式下的动态变工况性能。即控制输出轴转速设定值和空气螺旋桨螺距角,分析不同控制方式对气垫船燃气轮机推进系统性能参数的影响,仿真分析其动态响应,为最佳控制策略的研究提供参考。

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第1章 绪 论

1.1论文课题研究的背景及意义

1.2气垫船分类及其发展历程

1.3气垫船及燃气轮机推进系统仿真研究现状

1.4论文主要研究内容

第2章 气垫船用燃气轮机推进系统

2.1引言

2.2气垫船垫升理论

2.3气垫船动力装置组成

2.4气垫船动力装置结构形式

2.5气垫船用燃气轮机推进系统特点

2.6本章小结

第3章 气垫船用燃气轮机推进系统数学建模

3.1引言

3.2燃气轮机部件数学模型

3.3推进减速齿轮箱数学模型

3.4空气螺旋桨负载数学模型

3.5垫升风机数学模型

3.6船体阻力数学模型

3.7船体数学模型

3.8轴系数学模型

3.9基于BP神经网络的部件特性线处理

3.10本章小结

第4章 气垫船用燃气轮机推进系统仿真建模及软件开发

4.1引言

4.2气垫船燃气轮机推进系统仿真模型

4.3气垫船燃气轮机推进系统仿真软件开发

4.4本章小结

第5章 气垫船用燃气轮机推进系统仿真结果分析

5.1引言

5.2气垫船燃气轮机推进系统船机桨稳态特性研究

5.3气垫船燃气轮机推进系统船机桨动态特性研究

5.4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