基于Modelica/Mworks的船用汽轮机级图形化建模与仿真

基于面向对象的多领域统一建模开源规范Modelica/Mworks平台,通过研究汽轮机级性能仿真数学模型,开发了针对船用汽轮机级的图形化仿真模型,并开展了数据可视化仿真。结果表明,仿真模型具有良好的模块化特征和可重用性,能够正确地反映船用汽轮机级的稳态运行特性,充分验证了模型的有效性和准确性,为船用汽轮机的仿真研究奠定了基础。     

基于PID的船用汽轮机功频控制系统

根据船用汽轮机的热力学原理与汽轮机功率模型,设计一种基于常规PID的船用汽轮机功频控制系统,并运用Matlab/Simulink仿真模块对其进行仿真计算。结果表明,当二回路负荷发生变化时,该控制系统可通过调节汽轮机的进汽量,使汽轮机的功率能够快速跟踪发电机功率的变化,并维持汽轮机的转速(频率)不变。     

基于ADMAS的船用汽轮机危急遮断器动力学分析

介绍了船用汽轮机保安系统中危急遮断器的结构和工作原理,并采用UG软件及ADMAS机械系统动力学仿真软件建立三型危急遮断器的刚体模型,通过动态仿真分析,得到不同类型危急遮断器的运动特性和运动规律,为危急遮断器的设计提供参考。     

回汽控制对舰用蒸汽动力系统的影响

[目的]船用蒸汽动力系统在紧急减速或换向操作过程中,回汽控制技术是缓解锅炉内锅筒超压问题的有效手段,需对其带来的影响进行研究.[方法]建立增压锅炉、主汽轮机和螺旋桨等设备的蒸汽动力系统仿真模型,针对大型舰船紧急减速过程和换向操作过程中快关阀无回汽、快关阀有回汽、慢关阀无回汽这3种工况,开展回汽控制特性的仿真对比分析.[...     

船用核汽轮机转速串级前馈-反馈模糊PID控制

在船用核汽轮机装置中,其转速控制效果直接关系到机组安全性和经济性。以船用核汽轮机为研究对象,首先,建立了船用核汽轮机各个模块的数学模型,在此基础上设计了核汽轮机转速的串级前馈-反馈PID控制系统;然后,基于模糊控制原理,采用串级前馈-反馈模糊PID控制对串级前馈-反馈PID算法进行改进;最后,在不同扰动下进行了仿真实验,仿真结果表明了模糊算法在改进前馈-反馈PID控制效果方面起了显著地作用,体现了智能算法与传统算法相结合的控制思想在船用核汽轮机转速控制方面的应用前景。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制。     

蒸汽动力装置回汽制动工况下倒车级动叶安全性分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下倒车汽轮机叶片的运行安全性问题,通过回汽制动工况下倒车汽轮机的变工况工作过程分析,建立回汽制动工况下倒车级动叶的弯曲应力模型,并基于Matlab-Simulink环境,建立倒车级动叶的弯曲应力的仿真模型.仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时倒车级第二级动叶的弯曲应力会超过安全许用值,导致倒车汽轮机的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机进汽阀开启的时机及幅度进行限制.     

船用汽轮机空心叶片除湿特性数值分析

通过数值仿真对船用汽轮机低压级空心叶片区域的水滴运动情况进行计算,分析比较了在不同粒径和不同进口汽流速度情况下水滴的运动规律,并通过VOF方法揭示了槽内液膜的流动特征,得出采用空心叶片开槽是较好的除湿措施。     

船用蒸汽蓄热器充汽过程的热工水力特性数值研究

采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,基于CFX进行船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力特性数值研究。计算结果表明:充汽过程中,船用蒸汽蓄热器压力、温度均呈快速上升的变化规律;蓄热器汽水空间产生蒸汽射流及涡流效应;两流体模型和热相变模型能够准确描述船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力参数,为船舶蒸汽蓄热器的设计提供技术支撑。     

部分进汽不均衡汽流力分析研究

针对船用汽轮机常用的部分进汽结构特点,从叶片不均衡汽流力机理、机组不均衡汽流力受力及不均衡汽流力有利应用三个方面对其进行分析,获得了不均衡汽流力计算公式及某型机组随工况的变化特性,并总结了不均衡汽流力对机组轴承的不利及有利方面,为部分进汽汽轮机设计提供了参考。     

船用凝汽器的数学模型与动态仿真张永生

为满足船用小型凝汽器快速实时仿真的需要,根据凝汽器的工作原理和基本的质量、能量守恒方程进行了合理假设,建立了船用小型凝汽器的动态数学模型,借助Matlab/Simulink仿真平台对其进行了动态特性仿真.结果表明,凝汽器各个参数的变化趋势与理论变化趋势一致,可以满足凝汽器动态特性实时仿真的要求.该数学模型可与蒸汽发生器模型、汽轮机模型等一起构成船舶热力系统仿真平台.     

基于Modelica/MWorks的船用汽轮机调节阀性能仿真验证

采用MWorks建模仿真平台对船用汽轮机调节阀进行建模与仿真验证研究,建立描述调节阀流量—阻力特性的数学模型和图形化仿真模型。经过仿真验证,得出主要结论如下:采用Modelica/MWorks平台可以有效建立颗粒度适宜的多学科多物理场耦合设备的图形化模型,且模型可重用性强,能够有效支撑汽轮机建模仿真;所建立的调节阀数学模型仿真计算效率较高,不同工况下流量曲线计算结果与设计数据趋势一致,各工况下其最大相对误差约为0.8%,能够真实反映调节阀的流动特性,准确地反映了调节阀的运行状态和规律。     

船用汽轮机汽封系统改进研究

针对船用汽轮机常用的汽封系统结构的缺点,设计并应用了汽封压力调整器,能将轴封、主汽门及调节汽阀的漏汽一体化集成处理,合理利用了高压漏汽源,并具有根据压力自动调节汽封补汽的优点,既提高了设备的自动化程度,又减小了安装空间。经实船的运行检验,证明了该系统的可靠性及实用性。     

船用永磁同步电动机矢量控制系统仿真

随着大功率交流电机控制技术的快速发展,电力推进技术逐渐取代了传统的船舶动力装置。本文对船用永磁同步电动机矢量控制系统进行仿真研究,通过在二维旋转坐标系中建立船用永磁同步电动机的数学模型,计算出电机在正常工作时的各项参数,搭建船用永磁同步电动机的闭环仿真模型。最后用Matlab对该模型进行模拟仿真。仿真结果表明,该模型能够充分反映实际系统,能够给实物开发提供正确的思路。     

船用蒸汽发生器给水控制系统仿真试验平台的设计与实现

针对船用汽轮给水泵转速控制系统中自能源进汽调节阀改为电动进汽调节阀的改进方案,设计并实现了一种船用蒸汽发生器给水控制系统仿真试验平台,建立了船用蒸汽发生器给水控制系统数学模型,包括蒸汽发生器数学模型、汽轮给水泵数学模型、给水管道及给水调节阀数学模型,设计了蒸汽发生器水位控制器以及汽轮给水泵转速控制器,通过与模拟机仿真结果比较验证了仿真试验平台的有效性.     

LNG船主汽轮机系统运行仿真

为建立LNG船模拟器,需要完成主汽轮机系统的仿真,使得模拟器具有更好的逼真性。首先建立汽轮机本体数学模型,完成了船桨模型和汽轮机的控制、润滑、供汽系统等仿真模型,然后运用VB6.0编程,以四阶龙格库塔方法求解,将各模型建立为类模块。模拟系统设置模拟机舱、驾驶室、集控室,以CAN总线构建互联网络,并且与仿真计算机通过CAN—以太网网关相连。系统具有较高的仿真精度、稳定性、逼真性,以及实时性能,满足LNG船舶模拟器的要求。     

汽力装置回汽制动工况下螺旋桨变工况工作过程分析

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下螺旋桨转速经历了0转速状态,而采用传统的螺旋桨模型无法研究该状态的问题,通过对回汽制动工况中螺旋桨的典型动作过程进行分析,建立回汽制动工况中螺旋桨的变工况数学模型。基于Matlab-Simulink环境建立仿真模型,分析回汽制动工况下螺旋桨的动态运行状况,为回汽制动过程下螺旋桨的运行管理提供借鉴。仿真结果表明:在相同的航速下,倒车汽轮机回汽量越大,处于水轮机状态的螺旋桨所能达到的转速就越低;当对全速倒车的耗汽量实施回汽制动时,可以将96.8%最大航速以下的螺旋桨锁制。     

船用低速柴油机SCR系统原理及结构模拟研究

船用低速柴油机SCR系统是一个涉及机械、自动化、流体力学、化学动力学等多学科的复杂的系统。本文首先介绍了船用SCR系统的基本原理,并以6S35ME-B9船用低速柴油机柴油机为研究对象,利用CFD软件进行模拟。为更好地指导船用低速柴油机SCR系统的设计开发,减少设备研发成本及时间周期,本论文开展了船用低速柴油机SCR系统结构的模拟仿真研究。主要研究过程仿真前的模型搭建、评价指标及边界条件。     

汽力装置回汽制动工况下主冷凝器进汽温度模型

针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下主冷凝器的运行安全问题,通过回汽制动工况下主冷凝器的运行状态分析,建立回汽制动工况下主冷凝器进汽温度模型,并基于Matlab/Simulink环境,建立主冷凝器进汽温度的仿真模型。仿真结果表明,回汽制动工况下,采用理想制动策略时主冷凝器进汽温度会超过允许值,导致主冷凝器的损坏,影响蒸汽动力装置的安全运行,因此需对倒车汽轮机回汽时机进行限制。     

不同运行条件下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性数值模拟

船用蒸汽蓄热器的充汽过程是复杂剧烈的汽液两相热质交换过程,具有瞬时充汽量极大、热负荷波动剧烈的特点,其充汽特性直接关系到舰船蒸汽动力系统的运行稳定性。根据船用蒸汽蓄热器的运行条件,采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,进行不同初始水位和压力下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性的数值研究。计算结果表明：在充汽流量一定的条件下,蒸汽蓄热器初始水位越高,导致蓄热器压力越小、蒸汽温度越低;蒸汽蓄热器初始压力越大,造成蓄热器压力越大、蒸汽温度越高;在充汽起始阶段,蒸汽蓄热器初始压力越大,蓄热器水位和压力波动越剧烈。