MAN ME系列船舶主机建模与仿真研究

发布时间：2017-08-13 00:14

  本文关键词：MAN ME系列船舶主机建模与仿真研究

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【摘要】：现今正在使用的轮机模拟器中,大多以传统的机械控制式柴油机为仿真对象。为了适应柴油机的发展趋势,本文以电控柴油机为仿真对象,对其主机本体及电控部分进行了建模仿真并对轮机模拟器主机部分软件功能进行了更新。 以MAN12K98ME船舶柴油机为母型机,利用MATLAB/SIMULINK工具建立了柴油机本体的容积法模型及液压气缸单元模型。模型包括气缸内工作过程模型、排气管模型、废气涡轮增压器模型、中冷器模型、扫气箱模型、燃油喷射系统模型和排气阀执行机构及排气阀系统模型。此外,由于传统的建立零维燃烧模型的算法存在着许多不足。为此,提出了将模拟退火算法及阻尼最小二乘法相结合的改进优化算法对燃烧模型进行优化,使得所建燃烧模型更加精确可靠。通过所建模型得到柴油机相关参数的曲线,包括主机的示功图、主机转速变化、主机气缸排气温度、增压器转速变化、扫气箱及排气管压力变化、液压伺服系统压力变化、柱塞升程及上下腔压力变化等。最后,利用Windows.NET平台、Visual Studio开发环境及C#语言编写了轮机模拟器主机部分的仿真软件,该软件实现了对主机电控部分的控制和参数监测以及主机相关参数的监测。 仿真结果表明所建模型能够满足模拟器对于实时性及精确性的要求,并能对主机电控单元进行相关操作及显示。所建电控主机部分模型及软件已在实际轮机模拟器中得到应用。
【关键词】：电控柴油机 船舶主机 轮机模拟器 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】：2014
【分类号】：U664.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 理论意义和应用价值11-12
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势12-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第2章 电控柴油机简介17-36
• 2.1 电控柴油机与传统柴油机对比分析17-22
• 2.1.1 传统柴油机定时控制17-21
• 2.1.2 传统柴油机的局限性21
• 2.1.3 新型电控柴油机的主要技术特点21-22
• 2.2 ME系列与RT-flex系列电控柴油机对比分析22-29
• 2.2.1 MAN ME系列电控柴油机概述22-25
• 2.2.2 Wartsila公司的Sulzer RT-flex系列电控柴油机概述25-28
• 2.2.3 两种电控柴油机的区别28-29
• 2.3 MAN ME系列柴油机电控及液压伺服系统简介29-36
• 2.3.1 MAN ME系列柴油机电子控制系统29-31
• 2.3.2 MAN ME系列柴油机液压伺服系统31-36
• 第3章 MAN ME系列柴油机工作过程仿真36-77
• 3.1 系统仿真简介36-41
• 3.1.1 仿真过程简介36-37
• 3.1.2 数值解法简介37-40
• 3.1.3 仿真软件简介40-41
• 3.2 船舶主机模型建立41-56
• 3.2.1 工质成分及热工参数确定42-46
• 3.2.2 气缸热力过程46-53
• 3.2.3 柴油机的进排气系统53-54
• 3.2.4 废气涡轮增压器54-56
• 3.3 液压气缸单元(HCU)模型建立56-59
• 3.3.1 燃油喷射系统57-58
• 3.3.2 排气阀执行机构及排气阀系统58-59
• 3.4 SIMULINK仿真模型建立59-69
• 3.5 仿真结果分析69-77
• 第4章 燃烧模型的建立及优化算法改进77-87
• 4.1 由示功图计算燃烧放热率的数学模型77-79
• 4.2 韦伯函数参数的确定79-80
• 4.3 优化算法改进80-85
• 4.3.1 常用优化算法简介80-83
• 4.3.2 改进的优化算法83-85
• 4.4 瞬时燃烧速率的数值模拟及结果分析85-87
• 第5章 ME系列柴油机电控单元及仿真模型的软件实现87-93
• 5.1 软件结构设计87-88
• 5.2 电控单元的软件实现88-91
• 5.3 仿真模型的软件实现91-93
• 第6章 结论与展望93-95
• 6.1 结论93
• 6.2 展望93-95
• 参考文献95-99
• 攻读学位期间公开发表论文99-100
• 致谢100-101
• 作者简介101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张元涛;王凤霞;石为人;;大型低速二冲程船用柴油机建模及仿真[J];船舶工程;2009年03期

2 任自中;;国外大功率柴油机电喷电控系统的新进展[J];柴油机;2008年05期

3 徐鲁杰;杨彦涛;程德彬;;适用于TBD620V12型柴油机的双韦伯燃烧模型研究[J];柴油机;2009年03期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨国豪;船用低速智能柴油机工作过程建模与仿真研究[D];大连海事大学;2012年

2 吕继组;燃烧室部件传热时空非均匀性对内燃机工作过程影响的研究[D];大连理工大学;2009年

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本文编号：664384