船舶机舱通风系统建模与仿真研究

摘要

机舱通风系统的作用是为机舱提供足够的新鲜空气，保证机舱内所有设备能够正常工作，并将机舱中设备运行散发的热量带走，为机舱内工作人员创造相对舒适的工作环境。本文通过对可压缩流体的一维流动特性分析，结合管路气体流动损失理论，对机舱通风系统管路建立数学模型并进行仿真研究。首先，对通风管网中气体状态和流动过程进行水力分析，结合气体在管路流动损失基本理论，建立气体在不同流动条件下物理参数求解流程和方法。其次，引入图论相关知识为通风系统管网建立物理模型，通过矩阵方式求解管网中压力和流量等相关参数，建立通风系统数学模型，并对通风管网系统中主要附件和设备运行参数分析，建立数学模型。再次，研究树状管网结构和环状管网结构中机舱通风系统水力计算的方法，对解管段流量法、解节点压力法以及Hardy-Cross法分析，并通过MATLAB软件编程各算法，验证方法在通风系统中的合理性和正确性。最后，以“育鹏”轮机舱通风系统为研究对象，在.NET平台下，用C＃语言编辑机舱通风系统仿真软件，实现各风机和通风栅开启和关闭等不同工况下通风系统仿真计算。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外发展现状

1．3 论文主要工作

第2章 气态工质流体管网计算方法

2．1 流体管网简介

2．2 管网流体流动损失的基本理论

2．2．1 沿程损失

2．2．2 局部损失

2．2．3 管段总阻力计算

2．2．4 管网中气态流体运动基本方程

2．2．5 管网内等温流动

2．2．6 管网系统中工质绝热流动

2．2．7 气体管路管网模型

2．3 管网内流动气体的属性计算

2．3．1 气体密度

2．3．2 管网中气体的比热容

2．3．3 低压单一组分气体粘度

2．3．4 低压混合气体粘度

2．4 本章小结

第3章 基于图论的通风系统管网建模

3．1 船舶机舱通风系统管网特点

3．2 机舱通风系统管网模型

3．2．1 模型的建立

3．2．2 管网模型的拓扑特性

3．2．3 基于管网的水力计算模型

3．3 管网系统中设备与附件数学模型

3．3．1 通风栅与调风门的数学模型

3．3．2 风机的数学模型

3．3．3 风机拟合算例

3．4 本章小结

第4章 船舶通风系统管网计算方法

4．1 仿真计算的求解条件

4．2 树状管网系统水力计算

4．3 环状管网的水力计算

4．3．1 单定压节点水力分析

4．3．2 单定压节点管网系统算例

4．3．3 多定压节点水力分析

4．4 船舶通风系统非稳态水力求解

4．4．1 船舶通风系统简化模型

4．4．2 系数矩阵求解

4．5 本章小结

第5章 基于WPF船舶机舱通风仿真系统软件开发

5．1 船舶机舱通风系统设计思想

5．2 机舱通风系统仿真软件实现

5．2．1 机舱通风系统建模

5．2．2 机舱通风系统仿真界面

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

附录

致谢

作者简介