内河船舶分段航速节能优化研究

发布时间：2017-05-30 06:05

  本文关键词：内河船舶分段航速节能优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现今,CO2等温室气体排放问题越来越受到人们的关注,在节能减排和油价上涨的双重压力下,如何实现节能减排目标成为整个航运业面临的重大课题,内河航运业概莫能外。降速航行作为一种通过降低燃油消耗实现节能减排的有效途径,越来越受到重视,而对于船舶最佳节能航速的选择是进行降速节能研究的关键问题。 本文以内河船舶节能作为研究对象,根据航道的水文情况对内河船舶航行的航道进行分段,在航期固定的情况下对整个航次内各分段航速进行优化,确定降速节能的最佳分段航速,达到节能减排的效果。 首先,分析外界环境和航行特点对内河船舶航行阻力的影响、柴油机特性和船机桨匹配关系,将船舶外界环境对船舶航行的影响关系反映到柴油机油耗上。 其次,选取长江干线航行的325TEU集装箱船作为目标船,通过目标船柴油机台架实验数据,建立柴油机自身油耗模型,将船、机、桨三者联系在一起,最终确定目标船主机油耗模型,获得主机油耗率与船舶航速之间的明确关系。通过具体关系曲线分析可知：船舶主机每小时油耗量随航速增加而增加,采用降速航行可以起到节能减排的效果。 再次,选取沙市到宜昌航线进行研究,通过高斯—克吕格投影将船舶航行轨迹GPS经纬度转换为平面直角坐标系数据,将航线进行分段拟合并计算航行过程中弯曲半径。根据弯曲半径的大小,将整个航次航道进行分段,根据各个航段内的水流情况计算油耗与分段航速的关系,获得整个航次内的总的油耗量计算模型。 最后,根据航次内总的油耗量模型建立了以航次总油耗量最低为目标的优化函数,运用遗传算法进行固定航期内分段航速的优化计算获得优化结果,通过计算四种习惯性航行策略对应油耗量与优化结果进行对比,结果表明：通过对固定航期内航道分段并对分段航速进行优化能够起到节能减排的效果。
【关键词】：内河船舶 油耗 分段航速 遗传算法 优化
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U676.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 本文研究内容及文章结构14-17
• 第2章 内河船舶航行特点研究17-33
• 2.1 内河船舶航行特点17-21
• 2.1.1 内河航道特点17-19
• 2.1.2 外界环境影响因素19-21
• 2.2 内河船舶航行阻力计算方法21-25
• 2.2.1 船舶阻力分类与估算方法21-22
• 2.2.2 内河船舶航行阻力计算22-25
• 2.3 船舶柴油机特性25-28
• 2.4 船机桨匹配关系28-31
• 2.4.1 船—桨关系28-29
• 2.4.2 船—机—桨关系29-31
• 2.5 本章小结31-33
• 第3章 内河船舶主机油耗模型33-53
• 3.1 目标船的选取33-34
• 3.2 目标船船桨相关参数研究34-39
• 3.2.1 船舶航行阻力分析34-36
• 3.2.2 螺旋桨敞水特性分析36-38
• 3.2.3 船—桨相互影响系数分析38-39
• 3.3 柴油机油耗模型39-48
• 3.4 船舶主机整体油耗模型48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 航次油耗量模型53-66
• 4.1 目标船航行轨迹研究53-60
• 4.1.1 航行轨迹坐标变换53-56
• 4.1.2 航行轨迹分析56-60
• 4.2 航道的分段60-63
• 4.3 航次油耗量与各分段航速关系模型63-65
• 4.4 本章小结65-66
• 第5章 航次油耗量模型的分段航速优化66-74
• 5.1 分段航速节能优化模型66-67
• 5.2 遗传算法在函数优化中的应用67-69
• 5.2.1 遗传算法简介67-68
• 5.2.2 遗传算法优化求解的MATLAB实现68-69
• 5.3 基于遗传算法的分段航速优化求解69-73
• 5.3.1 构造分段航速优化遗传算法求解形式69-72
• 5.3.2 优化结果与分析72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 第6章 总结与展望74-77
• 6.1 本文研究工作总结74-75
• 6.2 展望75-77
• 参考文献77-80
• 攻读硕士学位期间发表论文80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：406507