基于离散小波变换的船舶主机输出功率波动现象的非平稳分析

发布时间：2017-12-05 17:20

本文关键词：基于离散小波变换的船舶主机输出功率波动现象的非平稳分析

【摘要】：为减少温室气体的排放,2011年海洋环境保护委员会提出了船舶能效设计指数(EEDI)和船舶能效管理计划(SEEMP)。对于很多船舶公司和航运经营者而言,船舶能效运营指数(EEOI)是SEEMP的措施,“低能耗”、“气象导航”和“准时到港”都是衡量SEEMP的具体指标。同时应该注意到附加阻尼、燃油效率低下等方面造成船舶主机效率不高的情况还没有被充分考虑。离散小波变换的多分辨分析可以应用于船舶主机输出功率响应的具体分析。通过利用船载测量设备收集船舶在相对恶劣的海况下的船舶运动的数据信息,同时在实船实验中,通过测量在不同航线上及不同遭遇角下的船舶主机响应数据,可以使用傅里叶变换的方法获得船舶运动和船舶主机输出功率的功率谱。通过对比傅里叶变换的结果来研究分析多分辨分析的特点。利用离散傅里叶变换的多分辨分析,可以将主机输出功率分解成几个“细节部分”和一个“光滑部分”的组合。一个“细节部分”的信息和一个“光滑部分”的信息分别受船舶运动和航线改变的影响。多分辨分析可被认为一种频带滤波,基于傅里叶变换和傅里叶逆变换实现相应的多分辨分析。通过比较分析,离散小波变换的多分辨分析在严格意义上讲并不是绝对频带滤波,同时为了今后将其有效利用,它的实际物理意义也有待阐明。在实船实验中,通过读取燃油表来获取燃油消耗量信息,通过分析,可以将主机输出功率和燃油消耗量之间的关系可以看成是近似线性关系。多分辨分析可以有效地分析主机响应,并同时评估燃油能耗。主机输出功率中的“光滑部分”可以用来评估燃油能耗,而不需要直接测量。不需要检测主机输出功率和油耗即可得出一系列的航行环保航行支持系统。其中,主机输出功率可以从船舶运动的“光滑部分”的组合中得到,但船舶燃料消耗量的变化只能通过离散小波变换的光滑结果粗略估计得到。此外,介绍了多变量自回归(MAR)模型的相对能量贡献。基于多分辨分析的结果,船舶主机输出功率的波动主要包括“光滑部分”“SJ”和“细节部分”“D3”成分。基于MAR模型,评估“D3”的相对能量。通过主机输出功率和船舶运动的六个自由度时间序列共同组成MAR模型来探究船舶运动对主机输出功率波动的影响。结果显示,多分辨分析和MAR模型相结合对评估主机输出功率变化和估算燃油效率非常有效。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.1

【参考文献】

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