营运船舶主推进系统能耗分析与预报研究

发布时间：2017-06-02 16:31

  本文关键词：营运船舶主推进系统能耗分析与预报研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着全球气候变暖问题的日渐凸显,海运业CO2排放控制问题成为业界关注的焦点。国际海事组织(IMO)制定能效运营指数(EEOI)、船舶能效管理计划(SEEMP)能效规范,为船舶营运商树立了节能减排的营运目标。对于多数在营运船舶,推进能耗占全船总能耗比重较大,从改善阻力性能和推进效率入手仍有可观的节能空间。船舶在一个航次中推进能耗预报以及定量分析是船舶营运者制定船舶能效管理、优化计划的有力依据,因此,对营运船舶主推进系统能耗分析和预报方法的研究具有重要意义和实用价值。本文提出基于模型仿真手段的单航次推进能耗定量预报和分析方法。对海船运营过程中主推进系统能耗的各主要影响因素进行了分析,针对一艘176000 dwt散货船建立了单航次主推进系统能耗分析模型,并进行了模型验证和仿真试验,基于仿真分析结果,探讨了航路,航速对单航次主推进系统能耗的影响。首先,按照分块建模的思路,分别对目标船风浪作用力、船体水动力、舵力、螺旋桨推力、主推进系统能耗五个模块的特性进行了机理分析,明确了各模块输入量与输出量间的数学关系；充分考虑目标船船体、主推进系统、舵等子系统特性,建立了该船的主推进系统能耗模型。其次,对目标船直航和回转试航试验进行模拟,将仿真结果与试航报告对比,验证模型运动模块的精确性；利用短期航行仿真试验验证能耗模块的仿真精确性。结果表明,建立的营运船舶推进能耗分析模型的仿真结果与轮机日志记录值较为吻合,精确度满足研究需要。最后,针对一个航次中的主机推进能耗分布预报问题、主机设定转速对主机推进能耗影响问题、航路选择对主机能耗影响问题分别进行了仿真试验。研究结果表明：建立的模型能有效对营运船舶主推进系统能耗实现定量分析和预报,该方法能够协助船舶管理者预估船舶在未来一个航次的主推进系统能耗表现；仿真计算结果可以作为船舶管理者制定单船SEEMP或进行能效优化的参考。
【关键词】：营运船舶 主推进系统 推进能耗分析与预报
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.3;U676.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 研究现状12-16
• 1.3 文章结构16-18
• 第2章 目标船主推进系统能耗分析研究方法18-25
• 2.1 主推进系统能耗分析的建模仿真方法18-19
• 2.2 主推进系统能耗分模块建模思路19-22
• 2.2.1 风浪干扰21
• 2.2.2 船舶操纵性21-22
• 2.2.3 船舶主推进系统22
• 2.3 目标船基本参数22-24
• 2.3.1 船型参数22-23
• 2.3.2 主推进系统参数23-24
• 2.3.3 舵叶参数24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 主推进系统能耗分析模型建立25-71
• 3.1 船舶操纵运动分析25-30
• 3.1.1 坐标系25-27
• 3.1.2 船舶操纵运动模型基本方程27-30
• 3.2 风浪干扰力分析与建模30-37
• 3.2.1 风对船舶的作用力30-34
• 3.2.2 浪对船舶的作用力34-36
• 3.2.3 风浪参数获取36-37
• 3.3 船体水动力分析与建模37-50
• 3.3.1 船体水动力37-40
• 3.3.2 惯性水动力40-41
• 3.3.3 粘性水动力41-50
• 3.4 舵力分析与建模50-54
• 3.4.1 舵正压力F_N计算50-52
• 3.4.2 舵角δ计算52-54
• 3.5 螺旋桨推进力分析与建模54-59
• 3.5.1 实桨推力减额分数t_p计算55
• 3.5.2 实桨进速系数J_P计算55-57
• 3.5.3 实桨推力系数K_T计算57-59
• 3.6 主推进系统能耗分析与建模59-69
• 3.6.1 船用柴油机特性60-61
• 3.6.2 船-桨-机配合特性61-62
• 3.6.3 主推进系统油耗特性62-69
• 3.7 船舶操纵运动微分方程69-70
• 3.8 本章小结70-71
• 第4章 主推进系统能耗分析与预报仿真试验71-90
• 4.1 模块描述71-75
• 4.1.1 风浪模块72
• 4.1.2 船体水动力模块72-73
• 4.1.3 主推进系统模块73-74
• 4.1.4 舵力模块74
• 4.1.5 主机油耗模块74-75
• 4.2 推进能耗分析模型验证75-84
• 4.2.1 操纵运动模型验证75-79
• 4.2.2 能耗分析模型验证79-84
• 4.3 推进能耗分析仿真试验84-89
• 4.3.1 目标航次主机推进能耗分布85-87
• 4.3.2 航速对推进能耗的影响87
• 4.3.3 同航次异航路能耗差异87-89
• 4.4 本章小结89-90
• 第5章 主推进系统能耗分析与预报仿真结果分析90-105
• 5.1 目标航次能耗分布90-94
• 5.2 主机设定转速对推进能耗的影响94-101
• 5.3 同航次异航路能耗差异101-103
• 5.4 本章小结103-105
• 第6章 结论与展望105-107
• 6.1 主要工作及结论105-106
• 6.2 展望106-107
• 参考文献107-110
• 附录A Isherwood公式回归系数110-113
• 附录B Fourier系数矩阵113-116
• 附录C 燃油修正系数116-117
• 附录D 目标航线海域风浪分布图(UTC 2013/11/2-2013/11/11)117-122
• 致谢122-123
• 作者简介123

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 袁红良;Holtrop法与船型阻力估算[J];船舶;2003年05期

2 孙培廷;;“十二五”期间航运业和造船业热点与难点问题[J];世界海运;2013年01期

3 顾利民;;实施船舶能效管理计划(SEEMP)的信息化[J];航海技术;2013年06期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 罗伟林;基于支持向量机方法的船舶操纵运动建模研究[D];上海交通大学;2009年

2 任洪莹;风翼助航船舶主动力装置特性研究[D];大连海事大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王迎晖;波浪作用下船舶操纵运动模拟[D];上海交通大学;2010年

2 张慧宁;基于ISO15016实船航速修正方法研究[D];大连海事大学;2013年

  本文关键词：营运船舶主推进系统能耗分析与预报研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：415894