船舶舱底污水系统建模仿真应用

发布时间：2017-11-01 09:39

  本文关键词：船舶舱底污水系统建模仿真应用

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【摘要】：随着高科技在船舶上的广泛应用,提高船员的综合素质已是刻不容缓。根据国际公约要求必须对船员进行培训考核。由于未达标的油污水排入海中对海洋环境污染极大,其中难免会有人为操作因素造成的。因此,设计一套船舶舱底污水仿真系统对提高培训船员的综合素质有着重要的意义。本文以中远“太平洋”轮船舶舱底污水系统为仿真对象,深入研究了船舶舱底污水系统的组成及原理,建立了舱底污水系统的数学模型：油水重力分离模型、油水聚结模型、污水泵模型、污水柜模型、管网单元模型等。基于两相流理论,针对斜板式油水分离器中内部结构设计对油水分离效率的影响,对斜板倾斜角,板长,板距进行优化,提出一种新的油水重力分离数学模型。油水两相采用层流模型,建立二维坐标系,精确地分析了油颗粒在板间的运动轨迹,并深入研究碰撞在板上的油颗粒的运动情况,建立传统油水重力分离和多层斜板油水重力分离的数学模型,得出了油水分离效率与斜板板长,板距以及温度之间的关系,并得到集油室油位变化率与斜板倾斜角之间的关系,能够计算出斜板最优参数。仿真结果表明,参数优化后的斜板式油水分离器比传统油水分离器分离效率明显地得到了提高。对油水聚结预测模型进行仿真分析影响聚结因素的预测趋势,在聚结装置的选型上给出依据。在VC++环境下,开发船舶舱底污水系统并设计船舶舱底污水二维模拟仿真界面。模拟油水分离装置的工况,操作舱底污水系统,设置故障现象,培训船员分析排查故障原因,从而提高船员分析故障的能力。本舱底污水仿真系统能够成功地应用于DMS-2014轮机模拟器和海船船员智能评估考试系统,真实地反映油水分离装置的工作情况,达到培训船员的操作能力和综合评估船员的素质的目的。
【关键词】：舱底水系统 油水两相流 重力分离 轮机仿真
【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】：U664.9
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 仿真技术国内外研究现状11-15
• 1.2.1 仿真技术国内外研究发展11-13
• 1.2.2 轮机模拟器国内外发展与现状13-15
• 1.3 研究目的与任务15-17
• 第2章 油水分离器数学模型17-45
• 2.1 油水重力分离数学模型17-24
• 2.1.1 油水两相流流型及流型图17-19
• 2.1.2 水平管油水两相流流型图19-22
• 2.1.3 水平管油水两相流分散流流型稳定性准则22-24
• 2.2 Stockes浮升原理24
• 2.3 传统油水重力分离模型24-28
• 2.4 多层斜板式重力分离器数学模型28-34
• 2.4.1 油水重力分离模型28-31
• 2.4.2 重力分离筒内集油室油位模型31-33
• 2.4.3 重力分离筒内加热器数学模型33-34
• 2.5 油水聚结效率预测模型34-38
• 2.5.1 纤维聚结器压降预测模型35-36
• 2.5.2 聚结器的总效率预测模型36-38
• 2.6 Matlab仿真分析38-43
• 2.6.1 Matlab38-39
• 2.6.2 油水重力分离仿真分析39-41
• 2.6.3 聚结器总聚结效率预测仿真分析41-43
• 2.7 本章小结43-45
• 第3章 舱底污水系统数学模型45-60
• 3.1 污水柜数学模型45
• 3.2 污水泵数学模型45-47
• 3.3 舱底污水系统管网数学模型47-52
• 3.3.1 沿程阻力水头损失47-48
• 3.3.2 局部阻力损失48-49
• 3.3.3 管网计算49-52
• 3.4 管网方程组的解法52-57
• 3.4.1 高斯消元法52-54
• 3.4.2 Jacobi迭代法54-55
• 3.4.3 Gauss-Seidel迭代55-57
• 3.5 舱底污水系统油水分离率的影响因素57-59
• 3.6 本章小结59-60
• 第4章 舱底污水仿真系统实现及应用60-78
• 4.1 舱底污水仿真系统实现60-64
• 4.2 DMS-2014轮机模拟器中舱底污水系统仿真平台64-67
• 4.3 舱底污水仿真系统二维界面67-72
• 4.4 舱底污水系统在智能考试系统中的应用72-77
• 4.4.1 智能考试系统组成72-74
• 4.4.2 舱底污水系统智能考试实例74-77
• 4.5 本章小结77-78
• 结论78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表论文83-84
• 致谢84-85
• 作者简介85

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