船舶冷却水管网系统建模与仿真研究

发布时间：2017-10-27 11:05

  本文关键词：船舶冷却水管网系统建模与仿真研究

  更多相关文章： 管网系统 图论 水力计算 Silverlight 仿真

【摘要】：本文以“育鹏”轮的冷却水管网系统为研究对象,依据流体力学和图论理论,对其进行数学建模水力计算和软件仿真。首先,依据恒定流的刚性理论,对管网系统中的冷却水流态进行水力分析,建立管路和附件的水力计算数学模型。其次,引入图论相关理论知识,建立管网系统的图模型,得到矩阵形式的稳态水力学方程组。再次,研究冷却水系统稳态工况下的管段流量解法、节点压力解法和环方程解法,其中求解环能量方程法包含Hardy-Cross法和图论算法。针对不同方法,在MATLAB中编程,实现管网的计算和与实际系统的对比,提出可自整定连枝流量校正系数的图论算法,该方法具有计算量少、收敛速度快的特点,在实际仿真中具有显著的优势。在完成稳态工况下水力计算方法的优化后,针对轮机模拟器动态仿真的需求,建立非稳态管网的水力计算数学模型,给出了实时求解方法,以实际管网为例,实现了管网水泵启动和阀门改变等不同工况时的非稳态仿真计算。最后,根据实船资料,建立高低温淡水系统和海水系统的图模型和数学模型。在Silverlight平台下,使用XAML和C#语言分别进行冷却水管网系统仿真界面设计和水力计算等程序设计,实现了冷却水系统网络化的动态仿真。
【关键词】：管网系统 图论 水力计算 Silverlight 仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.84
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 选题的背景和意义9-10
• 1.2 国内外现状分析10-12
• 1.3 主要研究内容12-13
• 第2章 船舶管流水力计算模型13-19
• 2.1 水力分析基础13-14
• 2.2 管流水头损失14-16
• 2.3 阀件模型16
• 2.4 水泵模型16-18
• 2.4.1 仿真模型16
• 2.4.2 特性系数的求解16-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第3章 基于图论的船舶稳态管网建模19-30
• 3.1 船舶管网模型的建立19-21
• 3.1.1 管网系统的简化19
• 3.1.2 管网模型元素19-20
• 3.1.3 管网模型的标识20-21
• 3.2 管网模型的拓扑特性21-26
• 3.2.1 管网图的概念21
• 3.2.2 环状管网和树状管网21-23
• 3.2.3 管网图的矩阵形式23-26
• 3.3 管网图水力计算公式26-29
• 3.3.1 节点流量方程组26-27
• 3.3.2 管段压降方程组27-28
• 3.3.3 环能量方程组28-29
• 3.3.4 管网水力计算基本方程组29
• 3.4 本章小结29-30
• 第4章 船舶稳态管网水力计算方法研究30-64
• 4.1 管网水力计算求解条件30
• 4.2 树状管网水力计算方法30-33
• 4.3 环状管网水力计算方法33-63
• 4.3.1 单定压节点管网水力分析33-55
• 4.3.2 多定压节点管网水力分析55-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 船舶非稳态管网水力分析64-72
• 5.1 船舶非稳态管网数学模型64-65
• 5.2 非稳态管网水力表达式65-66
• 5.3 连枝流量作为求解量的图论方法66-68
• 5.3.1 管段流量水力表达式66
• 5.3.2 离散求解流量关系式66-67
• 5.3.3 管段流量的实时求解方法67-68
• 5.4 算例分析68-71
• 5.5 本章小结71-72
• 第6章 基于Silverlight的船舶冷却水系统软件设计72-83
• 6.1 Silverlight简介72
• 6.2 冷却水系统界面设计72-75
• 6.2.1 控件设计72-73
• 6.2.2 界面设计73-75
• 6.3 模型设计75-79
• 6.4 程序设计79-80
• 6.5 仿真结果80-82
• 6.6 本章小结82-83
• 第7章 结论83-84
• 参考文献84-87
• 附录87-90
• 附录A 冷却水系统关联矩阵87-89
• 附录B 冷却水系统回路矩阵89-90
• 致谢90-91
• 研究生履历91

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本文编号：1103197