船舶中央冷却水系统数学建模与仿真研究

摘要

随着科学技术的进步，现代船舶自动化和智能化的程度越来越高，对船员的专业知识和操作水平提出了更高的要求。中央冷却水系统是船舶动力装置的重要组成部分，加强船员对冷却水系统的操作、维护和管理，对保障船舶安全航行至关重要。此外，国际海事组织在STCW78/95公约中将轮机模拟器列为船员培训考试的必考项目。
　　在国内外现有的轮机模拟器系统中，中央冷却水系统的仿真模型都存在不同程度的简化处理，无法设置较复杂的故障，不能满足更深层次的故障排查、判断和应急处理的等更高层次的培训需要，因此，开发一套能够设置故障、满足船员更深层次的培训和考试要求的船舶中央冷却水仿真训练系统迫在眉睫。
　　本文以某集装箱船为母型船，对其中央冷却水系统进行了比较深入的研究。根据冷却水系统管路以及设备说明书，以模块化建模方法建立中央冷却水系统中的海水系统、低温淡水系统、高温淡水系统的管网模型，以及热交换器、冷却水泵、温度控制单元、造水机等设备的数学模型;利用Visual C++对所建的数学模型进行了编程求算;设计并开发出仿真系统的操作界面，并将数学模型程序与操作界面程序导入到PROSIMS仿真平台上，实现了操作界面与仿真模型相互通讯;通过仿真实验，将仿真计算结果与实船的参数进行了对比，仿真误差小于5％，验证了数学模型的准确性;在上述基础上，编写了冷却水系统实操考试试题，仿真测试验证了试题的正确性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外的发展现状

1．2．1 船舶冷却水系统发展现状

1．2．2 轮机模拟器的国内外发展现状

1．3 本文主要研究内容

第2章 船舶中央冷却水系统的数学建模

2．1 船舶中央冷却水系统介绍

2．1．1 船舶中央冷却水系统的冷却形式

2．1．2 船舶中央冷却水系统的组成

2．2 船舶中央冷却水管网的数学建模

2．2．1 管网计算的原理

2．2．2 管网阻力损失计算

2．2．3 管网系统的数学模型

2．2．4 串并联等效阻力优化计算

2．2．5 管网系统的水力计算模型

2．3 冷却水泵的数学模型

2．4 中央冷却水系统的热力学模型

2．4．1 海水系统的热力学模型

2．4．2 低温淡水系统的热力学模型

2．4．3 高温淡水系统的热力学模型

2．5 温度控制器的PID控制

2．6 膨胀水箱的数学模型

2．7 本章小结

第3章 船舶中央冷却水系统仿真模型的实现

3．1 仿真平台的介绍

3．1．1 仿真平台组成

3．1．2 仿真平台的运行机制

3．2 中央冷却水仿真系统的程序实现

3．2．1 算法程序实现

3．2．2 可视化操作界面的实现

3．3 仿真结果分析

3．4 本章小结

第4章 故障仿真与智能考试评估系统

4．1 故障仿真的实现

4．2 智能考试评估系统

4．2．1 试题编辑

4．2．2 试题操作流程

4．3 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介