【正文】 簡(jiǎn)圖 １－集風(fēng)器，２－葉輪，３－導(dǎo)葉， 4－擴(kuò)散 由于風(fēng)機(jī)葉輪的葉片具有一定的斜面形狀，當(dāng)葉輪在機(jī)殼中高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使葉輪周圍氣體一面隨葉輪旋轉(zhuǎn)；一面沿軸向推進(jìn) ，氣體在通過(guò)葉輪時(shí)獲得能量，壓力升高，進(jìn)入擴(kuò)散管后一部分軸向氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以一定的壓力從擴(kuò)散管流出。 有些葉輪的葉片安裝角是可以調(diào)整的， 通過(guò)調(diào)整葉片安裝角可以改變 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)。 （ 2）風(fēng)壓 通風(fēng)機(jī)出口氣體全壓與進(jìn)口氣體全壓之差 (或進(jìn)、出口全壓絕對(duì)值之和 )稱為風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，也就是氣體進(jìn)入風(fēng)機(jī)后所升高的壓力，其單位為 Pa。如果壓強(qiáng)、溫度和體積都采用國(guó)際單位（ SI）， R= 帕升 /摩爾 我們可以推 導(dǎo) 出風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)值仿真。即在 T 相等的情況下， 根據(jù) PV nRT? ，我們可以推到出 39。V 為相對(duì)于外界的空氣體積。有了氣體的體積，我們就要找到當(dāng)前的空氣密度，進(jìn)而求出質(zhì)量。 然后我們分別介紹定容和變?nèi)菖棚L(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)公式 ()公式 ()我們可以推到出變?nèi)蒿L(fēng)機(jī)容量與氣壓的關(guān)系 ，（由于進(jìn)行對(duì)比的是同一個(gè)風(fēng)機(jī)， 環(huán)境溫度相同，所以氣體的密度，葉輪的半徑都是相同的）推到公式如下： 21122()PQ? () 通過(guò)公式 ()我們就可以得到變?nèi)菖棚L(fēng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)的壓強(qiáng)與氣體量，進(jìn)而通過(guò)公式就可以得到單位時(shí)間內(nèi)的氣體質(zhì)量，從而得出變?nèi)菖棚L(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。本課題主要是對(duì)機(jī)械排風(fēng)進(jìn)行仿真 。 不同的密閉空間，數(shù)學(xué)模型不太一樣。這些工具方便用戶使用 MATLAB 的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。 MATLAB 是一個(gè)包含大量計(jì)算 算法 的集合。在MATLAB 強(qiáng)大的函數(shù)、矩陣運(yùn)算支持下進(jìn)行方針設(shè)計(jì)可以更加接近實(shí)際的情況。Toggle Button 控件是按下 后 不彈起的按鍵，此次仿真用 作為 的開(kāi)關(guān)按鍵。 （ 3）各個(gè)密閉空間運(yùn)用 Push Button 仿真，其目的是為了按下按鍵后可 調(diào)出該空間的相關(guān)參數(shù)以及空間內(nèi)氣壓的變化。 （ 7）運(yùn)用 Static Text 控件設(shè)置在甲板密閉空間以顯示空間的壓強(qiáng)變化。同時(shí)，運(yùn)用 ActiveX Control 控件設(shè)計(jì)一個(gè)壓力表，進(jìn)行顯示當(dāng)前室內(nèi)的相對(duì)氣壓，進(jìn)而可以直觀的展現(xiàn)室內(nèi)氣壓狀況，為控制氣壓提供依據(jù)。 首先先針對(duì)一個(gè)定容的排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行介紹。 圖 系統(tǒng)模塊 1 仿真界面 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 16 根據(jù)仿真圖，實(shí)現(xiàn) 定容 排風(fēng)機(jī)的仿真。anjian1C==1) if(anjian1C==1) set(,39。)。%工作間剩余 空氣量 cC3=totalC1*bC。 cC4=totalC3*dCDi。,num2str(totalC5))。 set(,39。 r11C=Rv/(str2double(r4)*str2double(r2))。 R1=num2str(r18)。然后進(jìn)行固定數(shù)值的計(jì)算，如每秒鐘的進(jìn)氣量以及外界的溫度等。%室內(nèi)溫度 34 機(jī)房（變） r19C=R2C*dC。)*str2double(VC)*str2double(t8)/(str2double(t7)*r20C)。 m1CP=(MC+str2double(m34C))*str2double(t7)*r20C/(str2double(t8)*str2double(VC))。string39。每一個(gè)密閉空間都有這個(gè)變量來(lái)記憶室內(nèi)的氣體質(zhì)量。value39。039。,39。string39。 set(,39。)。 totalC1=str2double(39。039。)。 totalC5=str2double(39。039。)。實(shí)現(xiàn)密閉空間零輸入的狀態(tài)。string39。)。%更新外界的溫度 r4=get(,39。value39。)。%更新主機(jī)艙上層的開(kāi)關(guān)開(kāi)度 dCDi=get(,39。value39。,num2C)。 set(,39。value39。,num3C)。 set(,39。%設(shè)置更新標(biāo)志位歸零使其繼續(xù)進(jìn)行操作 set(,39。string39。 end 以上代碼實(shí)現(xiàn)了 各個(gè)數(shù)據(jù)的更新操作使得仿真的數(shù)據(jù)更能接近實(shí)際的情況，并且為仿真 接近真實(shí)性提供了一個(gè)方便的途徑。2P 是基準(zhǔn)壓力， 2Q 是基準(zhǔn)的排氣量。 根據(jù)仿真圖，實(shí)現(xiàn)變?nèi)菖棚L(fēng)機(jī)的仿真。)amp。value39。 e1j=djtotalj。 r13j=r11j/r12j。 R1=num2str(r18)。%相對(duì)于外界的體積 % 這里的全局變量 global kj 是更新數(shù)據(jù)的標(biāo)志位， global anjian1j 是判斷 供 風(fēng)機(jī)的按鍵是否開(kāi)啟，這些與定容排風(fēng)機(jī)系統(tǒng)相似。)==1 ) set(,39。)。60039。 r17=str2double(T0)+str2double(t5)。value39。OFF39。 以下是分油機(jī)間的仿真代碼實(shí)現(xiàn) ： r20jj=str2double(T1jj)+str2double(t5)。10100039。 m34jj=num2str(m2jj)。string39。仿真代碼如下： txt1jj=dengshu52j。 %得到每秒鐘進(jìn)入的氣體質(zhì)量 txt5jj=num2str(M34jj)。 txt9jj=e1j。 setappdata(0,39。out3jj39。,txt4jj)。 setappdata(0,39。out7jj39。,txt8jj)。 每一個(gè) txtX 數(shù)據(jù)都是一個(gè)密閉空間的數(shù)據(jù)，傳導(dǎo)運(yùn)用了 MATLAB 強(qiáng)大的函數(shù)支持，即 setappdata 輸出，同時(shí)用 getappdata 函數(shù)獲得輸入的數(shù)據(jù)，在密閉空間的子界面中顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)代碼如下： function timercallback(obj, event, handles) in=getappdata(0,39。out1jj39。)。 in24=getappdata(0,39。out5jj39。)。 in28=getappdata(0,39。string39。,in211)。 set(,39。string39。,in25)。 set(,39。代碼如下： = timer(39。,39。,{timercallback,handles})。該仿真界面設(shè)計(jì)了 各種 優(yōu)化 方便操作者更加快捷的了解界面的制作與操作過(guò)程，更加便捷的調(diào)出各個(gè)界面的情況，為進(jìn)行控制提供便利的條件。 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 22 圖 進(jìn)度條讀取 1 圖 進(jìn)度條讀取 2 圖 歡迎界面 進(jìn)入了界面后，我們可以通過(guò) 軟件說(shuō)明來(lái)了解軟件的各個(gè)控件的功能和設(shè)計(jì)情況，如圖 。運(yùn)行中 便 可以 開(kāi)始操作各個(gè)排風(fēng)機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的操作，也可以改變開(kāi)關(guān)的開(kāi)度來(lái)改變供風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量的大小，進(jìn)而控制空間內(nèi)的氣壓的大小，最后進(jìn)行空間內(nèi)氣壓變化與風(fēng)機(jī)進(jìn)氣量，開(kāi)關(guān)開(kāi)度之間的關(guān)系分析 。運(yùn)行的界面如圖 。同時(shí)，在運(yùn)行到一定時(shí)間后， 我們也可以 控制閥值的開(kāi)度以及變?nèi)蒿L(fēng)機(jī)功率， 進(jìn)而改變進(jìn)入或者排出的空氣量的大小 ，以達(dá)到工作所要求的工況條件。 MATLAB GUI 實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的調(diào)試程序和仿真界面 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì) 船舶通風(fēng)系統(tǒng) 及其控制系統(tǒng)的仿真研究，將本專業(yè)本科所學(xué)的 MATLAB，船舶機(jī)艙控制系統(tǒng) 和自學(xué)的輪機(jī)自動(dòng)化 和 MATLAB 人機(jī)界面設(shè)計(jì)等內(nèi)容很好的融合到了一起，起到了對(duì)于知識(shí)的系統(tǒng)總結(jié)和靈活運(yùn)用的效果，也對(duì)今后工作，學(xué)習(xí)所需的嚴(yán)謹(jǐn)而系統(tǒng)的思維進(jìn)行了培養(yǎng)。學(xué)長(zhǎng)強(qiáng)大的知識(shí)體系，對(duì)待學(xué)習(xí)認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度和教人不倦的精神都對(duì)我產(chǎn)生了深深地影響。value39。,39。%集控室剩余 cC1 = dC*str2double(r3C)。 cC2=totalC2*dCShang。 set(,39。string39。,num2str(cC4))。 r17=str2double(T0)+str2double(t5)。%每秒鐘的總質(zhì)量 if(k5C==1) %判斷排風(fēng)機(jī) slid9 開(kāi)關(guān) r20C=str2double(T1C)+str2double(t5)。10100039。 m34C=num2str(m2C)。 set(,39。%每秒鐘的氣體體積 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 30 txt12=R1。%一。%室內(nèi)溫度 34 機(jī)房 txt14=R2mC。,num2str(m22C))。%得到室內(nèi)的空氣壓力 m22C=m1CP/str2double(r4)。%34機(jī)房的空氣質(zhì)量一大氣壓 m2C=str2double(m34C)。 R2mC=num2str(r19C)。 R1=num2str(r18)。 r11C=Rv/(str2double(r4)*str2double(r2))。 set(,39。,num2str(totalC5))。 cC4=totalC3*dCDi。%工作間剩余 cC3=totalC1*bC。)。anjian1C==1) if(anjian1C==1) set(,39。 隨后向在本科期間所有的任課教師，給予我?guī)椭膶W(xué)長(zhǎng)學(xué)姐和同學(xué)們表示衷心感謝。 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 陳杰 . MATLAB 寶典 .北京：電子工業(yè) 出版社 . 20xx. [2]黃永安 馬路 劉慧敏 . 出版社 . 20xx. [3]周博 謝東來(lái) 張憲海 . MATLAB 科學(xué)計(jì)算 .機(jī)械工業(yè) 出版社 . 20xx. [4]羅華飛 . MATLAB GUI 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)手冊(cè)（第二版） .北京航空航天大學(xué)出版社 .20xx. [5]William . Introduction to MATLAB 7 for Engineers. 20xx. [6]The MathWorks Inc. MATLAB reference guide： HighPeformance Numeric Computation and Visualization . [7]Ogata,Katsuhiko. Electronics Industry. 20xx. [8] 方金和 .輪機(jī)自動(dòng)化 .大連海事大學(xué)出版社 .20xx. [9]賈月梅 .流體力學(xué) .北京：國(guó)防工業(yè)出版社 . 20xx. [10] 梁彥超 .某船機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)模擬分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) .上海交通大學(xué)碩士論文 .20xx 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 28 致 謝 我衷心感謝導(dǎo)師 沈 智鵬 老師在學(xué)習(xí)與生活上一直給我的無(wú)微不至關(guān)懷，指點(diǎn)我學(xué)習(xí)研究中應(yīng)注意的問(wèn)題，更指引我正確從事科學(xué)研究的思維與方法，并提供了大量的學(xué)術(shù)資料，大大開(kāi)闊了我的視野，并在撰寫(xiě)論文的過(guò)程中對(duì)我傾心指導(dǎo)。 由于本人對(duì) 通風(fēng)管網(wǎng)絡(luò) 及其控 制系統(tǒng)的建模與仿真研究尚處于摸索與學(xué)習(xí)階段，再加上時(shí)間和精力所限，該系統(tǒng)還有一些不夠完善的地方。 本課題主要完成的工作如下： 、流體力學(xué)等原理，建立了 船舶 通風(fēng)系統(tǒng)的 數(shù)學(xué)模型。 一般，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，艙室的氣壓上升到相對(duì) 于 外界氣壓的 倍后就控制閥值，以維持此壓強(qiáng)，為艙室提供合理的氣壓保證。 密閉空間仿真界面的運(yùn)行結(jié)果 選擇 主界面中深黃色的按鍵，此按鍵為 Push Button 按鍵，即點(diǎn)擊就會(huì)立刻彈 起，同時(shí)運(yùn)行密閉艙室的子界面，通過(guò)密閉艙室各個(gè)靜 態(tài)文本框顯示的艙室內(nèi)的數(shù)值， 就可以 得到各個(gè)艙室當(dāng)前的室內(nèi)溫度、氣壓等 參數(shù) 情況。 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 24 第 4 章 仿真 運(yùn)行 結(jié)果與分析 主仿真界面的運(yùn)行結(jié)果 運(yùn)行主界面的啟動(dòng)系統(tǒng)按鍵 ， 開(kāi)始運(yùn)行程序， 然后 打開(kāi) 各個(gè)供風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的供風(fēng)機(jī)，開(kāi)始為每個(gè)艙室進(jìn)行送風(fēng) 。 打開(kāi)仿真界 面，我們?cè)O(shè)計(jì)了人性化的歡迎界面，以及進(jìn)度條讀取，從而方便用戶知道界面的打開(kāi)進(jìn)度。 以上完整的代碼可以在附錄中查詢。,39。,39。,in27)。string39。 set(,39。,in23)。string39。 set(,39。)。out7jj39。 in26=getappdata(0,39。)。out3jj39。