【正文】 船舶冷卻水系統(tǒng)仿真 仿真平臺(tái)介紹工具本次仿真實(shí)驗(yàn)所研究的主要的工具有JFLOW和仿真執(zhí)行工具SIMEXEC兩個(gè)主要的工具，這兩款工具是本文研究的主要的軟件工具，其實(shí)也就是先查閱資料，根據(jù)船舶冷卻系統(tǒng)相關(guān)文件設(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)之上實(shí)際加以改進(jìn)與利用。而且因?yàn)樽顑?yōu)方法的選取一般分為四種主要的方式，也就是解析法、直接法、數(shù)值計(jì)算法、網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)法等，蕩然西斯本文的研究當(dāng)中主要是運(yùn)用解析法、直接發(fā)以及數(shù)值計(jì)算法作為研究的主要幾個(gè)求值方法。在此基礎(chǔ)之上，通過上述方法從而做到進(jìn)一步確定整個(gè)管路的等效阻力系數(shù)，以此做到實(shí)現(xiàn)管路水力特性曲線的確定工作。它主要分為點(diǎn)距原則、函數(shù)下降量準(zhǔn)則、梯度準(zhǔn)則。在本文研究當(dāng)中主要是運(yùn)用數(shù)值迭代發(fā)來對(duì)其進(jìn)行一定的關(guān)于理論層面的研究論證，再則之后再來應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。但是在本文的研究結(jié)論仿真當(dāng)中，這種狀況顯然得到了極大的改善，其能量基本上做到了極大的利用率。本研究所運(yùn)用到的數(shù)學(xué)模型主要是依據(jù)中央冷卻系統(tǒng)的理論來進(jìn)行配套設(shè)計(jì)的，在此基礎(chǔ)之上再進(jìn)一步結(jié)合缸套冷卻水泵的相關(guān)理論，并且在這之后進(jìn)一步采用離心泵相關(guān)理論來進(jìn)行溫度的有效調(diào)控，也就是說其實(shí)可以利用泵的排量與泵本身的特性以及基于此的管路的水力特性相關(guān)關(guān)系來優(yōu)化中央冷卻系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具體的結(jié)構(gòu)關(guān)系如下圖所示： 管路壓降與流量特性曲線圖 Pressure drop and pipe flow characteristic curve顯然在這個(gè)數(shù)學(xué)模型當(dāng)中，該水泵的具體的特征可以通過其數(shù)學(xué)模型特性曲線來進(jìn)行展示，也就是說通過該實(shí)驗(yàn)，完全可以依據(jù)管路特性曲線來做到迅速科學(xué)地對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)意義上的論證。以此實(shí)現(xiàn)中央冷卻系統(tǒng)的整體性能的進(jìn)一步提高，最終做到提升船舶的綜合性能。也就是所在這部分當(dāng)中本文研究出的新一代中央冷卻系統(tǒng)重點(diǎn)加入了循環(huán)控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)占據(jù)了海水冷卻系統(tǒng)的幾乎主要組成部分，這一設(shè)計(jì)完全可以在理論層面使得原有的性能得到改進(jìn)同時(shí)，使得現(xiàn)有的中央冷卻系統(tǒng)不僅可以做到充分的性能的提高，而且可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)其能源的可持續(xù)利用。并且除去外在的因素僅僅就造水機(jī)的功能來說，其主要其實(shí)就是充分利用高溫淡水中的熱能來進(jìn)一步加熱海水以便可以達(dá)到基本制取淡水的目的，以此可以利用其余熱來充分提高主機(jī)的工作效率，當(dāng)然在這個(gè)過程中可以做到將一部分的余熱都可以通過冷卻水輸送到溫控發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中從而將余熱可以進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，從而從根本上提高其能源運(yùn)用效率。這其中對(duì)于當(dāng)代船舶技術(shù)的研究的重點(diǎn)之一就是對(duì)于中央冷卻系統(tǒng)的研究與改進(jìn)，并且在過去的四十多年期間，該領(lǐng)域取得了比較大的進(jìn)步，尤其是進(jìn)一步利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來進(jìn)一步對(duì)中央冷卻系統(tǒng)進(jìn)行充分的研究與改進(jìn)方面，在過去的幾十年間更是卓有成效。并對(duì)所得到的曲線進(jìn)行了分析，證明了研究的理論模型基本上是正確的，最后對(duì)研究結(jié)論進(jìn)行分析總結(jié)和探討，這之后再最后得出結(jié)論與展望。直到到了上世紀(jì)六十年代，我國(guó)的主要目的還主要是停留在交通工具等比較重大的項(xiàng)目才會(huì)采用仿真實(shí)驗(yàn)方式輔助研究，到了七十年代，我國(guó)已經(jīng)將仿真技術(shù)推廣到了各個(gè)比較大的研究方面。(1) 國(guó)外船舶中央冷卻系統(tǒng)建模與仿真研究的動(dòng)態(tài)隨著計(jì)算機(jī)的誕生及其仿真技術(shù)的進(jìn)一步的發(fā)展，通過建模與仿真來開展科學(xué)研究開始成為科學(xué)研究的一個(gè)比較重要的手段，尤其是對(duì)于船舶中央冷卻系統(tǒng)的研究更需要進(jìn)一步借助于仿真系統(tǒng)來進(jìn)行。本文所做的工作主要是基于理論層面上，將船舶的中央冷卻系統(tǒng)進(jìn)行有效的改進(jìn)同時(shí)，還將其與船舶的動(dòng)力裝置實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，以此實(shí)現(xiàn)未來船舶高效益能源利用。利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)完全可以在計(jì)算上就實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)的試驗(yàn)運(yùn)行，從而在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)并且解決可能潛在的問題，并可以進(jìn)一步驗(yàn)證方案的可行性。在此基礎(chǔ)之上，還通過進(jìn)一步的設(shè)計(jì)構(gòu)思將中央冷卻系統(tǒng)與船舶的動(dòng)力裝置兩者創(chuàng)新地結(jié)合在一起，使得中央冷卻系統(tǒng)冷卻下來的能源不僅可以用來作為船艙的暖氣裝置，還可以和溫控發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)多能源共存，使得能源的利用效益從理論層面達(dá)到最大。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)論顯示，這款高性能的中央冷卻系統(tǒng)在理論層面上達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，可以在今后經(jīng)過進(jìn)一步的研究后，有望在將來的進(jìn)一步的跟蹤研究之后就正式投入實(shí)際使用當(dāng)中。所以可以說主機(jī)冷卻系統(tǒng)性能將會(huì)直接影響到船舶主機(jī)的工作性能，當(dāng)然想要充分發(fā)揮船舶主機(jī)冷卻水系統(tǒng)的性能，就需要了解它在工作時(shí)的熱力水力動(dòng)態(tài)過程，并且根據(jù)其冷卻的機(jī)制來設(shè)計(jì)新的更加高效的中央冷卻系統(tǒng)。除論文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，對(duì)論文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書。本文的研究對(duì)于船舶中央冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的啟發(fā)意義，有助于進(jìn)一步提高中央冷卻系統(tǒng)的工作性能，進(jìn)而提高整個(gè)船舶的工作性能。主機(jī)中央冷卻系統(tǒng)是成為當(dāng)代船舶冷卻裝置的發(fā)展過程中一個(gè)比較有效的改進(jìn)，從而可以進(jìn)一步提高船舶主機(jī)的溫度調(diào)控效率。在船舶主機(jī)工作期間，無論主機(jī)溫度過高過冷都對(duì)主機(jī)的工作極為不利，過高損傷零部件，過冷環(huán)境則會(huì)進(jìn)一步使得其工作期間的廢氣排放迅速增加，并且因?yàn)椴煌耆紵沟脽釗p失進(jìn)一步變大，使得船舶的能耗升高、污染加大。本文研究過程當(dāng)中將建模工作進(jìn)一步分散進(jìn)行并且同時(shí)進(jìn)行，以此做到縮短系統(tǒng)開發(fā)周期的基本目的。本文的研究的當(dāng)然主要都是基于建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行論證，這之后再利用計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真研究，計(jì)算機(jī)仿真軟件是在實(shí)驗(yàn)前期理論相關(guān)理論模型設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，；利用該系統(tǒng)可以對(duì)本文研究的出的新一代中央冷卻系統(tǒng)進(jìn)行反復(fù)論證實(shí)驗(yàn)，在此過程中就可以做到對(duì)該設(shè)計(jì)系列進(jìn)行驗(yàn)證與完善，仿真實(shí)驗(yàn)通過轉(zhuǎn)換研究方式，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)研究方式來代替具體的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，從而盡最大可能地降低研究的成本，并且做到最大的科研產(chǎn)出。通過多方面因素來有效計(jì)算變頻控制閥來自動(dòng)調(diào)節(jié)海水的最低的最低的適應(yīng)流量，在這之后再實(shí)現(xiàn)能源的進(jìn)一步有效利用。本文在第一章首先通過緒論的簡(jiǎn)潔概述來進(jìn)一步引出下文，在此基礎(chǔ)之上再主要對(duì)選題背景和選題的意義以及國(guó)內(nèi)外的研究動(dòng)態(tài)作了比較系統(tǒng)的闡述，這之后在第2章之后就開始對(duì)傳播中央冷卻系統(tǒng)進(jìn)行理論概述，并且對(duì)其原理進(jìn)行具體的深入的研究分析，在第二章當(dāng)中，其實(shí)主要都是引入船舶中央冷卻系統(tǒng)的相關(guān)的概念并且以一定的數(shù)學(xué)模型對(duì)其進(jìn)行分析論證，在這之后再結(jié)合學(xué)校實(shí)習(xí)船的結(jié)構(gòu)特征，進(jìn)一步分析了與之相關(guān)的理論模型的相關(guān)原理，該部分研究其實(shí)所起的作用主要是為后文進(jìn)一步研究探討打下基礎(chǔ)。從巴黎氣候協(xié)定被幾乎全世界所共同認(rèn)同并且遵守貫徹開始，各國(guó)的科研工作者就開始就開始基于現(xiàn)有技術(shù)，在動(dòng)力與推進(jìn)系統(tǒng)方面，對(duì)現(xiàn)有船型進(jìn)行比較徹底的改造以此來進(jìn)一步有效提高潛力同時(shí)，盡可能減低其空氣污染，顯然本文研究的新一代的中央冷卻系統(tǒng)的發(fā)明有助于進(jìn)一步加快其發(fā)展的過程。在本文的研究當(dāng)中，不僅僅融合了原有的中央冷卻系統(tǒng)的三個(gè)主要組成部分，還在此基礎(chǔ)之上進(jìn)一步將循環(huán)系統(tǒng)加入其中，這是本研究成果最大的創(chuàng)新之處，其創(chuàng)新主要體現(xiàn)在在進(jìn)一步提高原有的中央冷卻系統(tǒng)的同時(shí)，還將循環(huán)系統(tǒng)多個(gè)結(jié)構(gòu)加入其中，從而使得新一代的中央冷卻系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的體積以及重量最小化同時(shí)，使得其能源的利用完全可以在理論層面上達(dá)到最大化，當(dāng)然這使得新一代的中央冷卻系統(tǒng)具有四大結(jié)構(gòu)，這四大基本結(jié)構(gòu)包括中央循環(huán)控制系統(tǒng)、海水冷卻系統(tǒng)、高溫淡水冷卻系統(tǒng)、低溫淡水冷卻系統(tǒng)。一般而言，本文所研究的中央冷卻系統(tǒng)當(dāng)中的海水冷卻系統(tǒng)在中亞剛冷卻系統(tǒng)三個(gè)主要組成部分當(dāng)中，其作用雖然不如前兩者大，但是從整體調(diào)控系統(tǒng)而言同樣起著比較重要的意義，該系統(tǒng)的主要的工作原理主要包括在船艙中已經(jīng)起到冷卻效果的海水將會(huì)直接由海水管路直接推送到舷外，而且這部分海水在海水入口溫度調(diào)節(jié)閥的作用之后其實(shí)才可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)最終重新返回到海水泵入口，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)過程。本文設(shè)計(jì)的新一代中央冷卻系統(tǒng)主要是利用優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理念，從而實(shí)現(xiàn)在新一代的中央冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中做到最大的經(jīng)濟(jì)與能源以及生態(tài)效益。在未來的船舶的研究當(dāng)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)方法將會(huì)別進(jìn)一步運(yùn)用，并且創(chuàng)在更大的科研與經(jīng)濟(jì)效益。也就是在等式＝,當(dāng)中，其比例系數(shù)顯然將會(huì)隨著管路阻力系數(shù)的變化而發(fā)生一定的規(guī)律性轉(zhuǎn)變，這其實(shí)就是運(yùn)用一定的數(shù)學(xué)模型來論證新一代中央冷卻系統(tǒng)的比較可靠地方法之一。其實(shí)一般而言，對(duì)于主機(jī)缸套水冷卻系統(tǒng)而言，在缸套水冷卻系統(tǒng)取水時(shí)候，只有在75℃時(shí)候，在這樣的環(huán)境下，其運(yùn)動(dòng)粘度才可以進(jìn)一步作為缸套冷卻水管內(nèi)冷卻水的平均運(yùn)動(dòng)粘度來進(jìn)行研究處理，這樣才可以使得仿真的結(jié)論最具有一般代表性。一般而言在長(zhǎng)管道系統(tǒng)的研究當(dāng)中，其實(shí)通常局部損失其實(shí)與管道內(nèi)沿程損失相比都不能算是最為主要的損失，但是往往只有出現(xiàn)當(dāng)管道比較短時(shí)候，在這時(shí)候通常將會(huì)把局部損失作為主要損失來進(jìn)行具體的研究分析，在一般研究分析過程中其對(duì)于中央冷卻系統(tǒng)的研究運(yùn)用的數(shù)學(xué)模型計(jì)算公式，而且作為局部構(gòu)件形狀相關(guān)局部阻力系數(shù)，其具體的局部損失可以運(yùn)用公式表示為： ()一般而言，局部阻力系數(shù)的值一般可以通過查表和實(shí)驗(yàn)方法來進(jìn)行得到，其完全可以具體到主機(jī)缸套冷卻水系統(tǒng)，其實(shí)這些都是這些技術(shù)比較集中運(yùn)用，一般在具體的實(shí)際計(jì)算過程中需要對(duì)此保持注意，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)往往可以很好地反應(yīng)研究結(jié)論的是否達(dá)到預(yù)定要求。其是有限的。它主要事實(shí)運(yùn)用數(shù)學(xué)方法來對(duì)各種系統(tǒng)內(nèi)部的優(yōu)化途徑以及其具體的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行研究分析，以此最終從數(shù)學(xué)的角度得出最好的方法來為決策者從數(shù)據(jù)角度提供一定的穩(wěn)定的決策支持，也是當(dāng)代決策者做出決策的基本的依據(jù)，在當(dāng)代的科學(xué)研究當(dāng)中，該方法顯得越來越重要，越來越受到科研人員的關(guān)注與不斷深入運(yùn)用發(fā)展。是第二個(gè)阻抗所引起的水頭損失，也就是根據(jù)其規(guī)律 。MATLAB再在被Mathworks公司推向市場(chǎng)之后就開始被迅速推廣向世界，并且被各國(guó)的科學(xué)家不斷發(fā)展并且完善。 主機(jī)冷卻仿真模型圖 Simulation diagram of main engine cooling 造水機(jī)仿真模型圖 Simulation diagram of fresh water generator Simulation diagram of mixing of threeway valve of high temperature water system一方面顯然低溫淡水系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括了低溫淡水冷卻器合滑油冷卻器以及高溫淡水冷卻器加上空氣冷卻器和循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等基本幾個(gè)結(jié)構(gòu)所組成，而循環(huán)系統(tǒng)又包括了封閉內(nèi)能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、動(dòng)力裝置互聯(lián)系統(tǒng)、溫控動(dòng)力裝置系統(tǒng)等主要幾個(gè)系統(tǒng)所共同組成。一般而言在本文的研究當(dāng)中，通過具體的研究首先輸入相應(yīng)的所需參數(shù)，在這之后結(jié)合已經(jīng)得到的相應(yīng)的數(shù)據(jù)，使得其仿真界面可以在原有的基礎(chǔ)之上試下功能更加強(qiáng)大的基本的目標(biāo)。本文研究并且加入仿真實(shí)驗(yàn)的新一代中央冷卻系統(tǒng)的不僅包括三個(gè)基礎(chǔ)性組成機(jī)構(gòu)，這三個(gè)基本的結(jié)構(gòu)主要包括高溫淡水系統(tǒng)、低溫淡水系統(tǒng)以及海水系統(tǒng)，并且在此基礎(chǔ)之上還對(duì)與之相配套的循環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)仿真。本文的研究主要就是立足于進(jìn)一步改進(jìn)中央冷卻系統(tǒng)的綜合性能，在此基礎(chǔ)之上載創(chuàng)新性地將其余動(dòng)力裝置系統(tǒng)通過循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，以此探討進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)改善中央冷卻系統(tǒng)的同時(shí)使得船舶的能源的消耗可以降到最低，從而實(shí)現(xiàn)船舶的中央冷卻系統(tǒng)性能獲得提高的同時(shí)，其船舶本身綜合性能也可以得帶進(jìn)一步提高。參考文獻(xiàn)[1]唐強(qiáng),張維競(jìng),[J].節(jié)能技術(shù),2015,33(02):99102.[2][D].上海交通大學(xué),2015.[3]張淇鑫,[J].船舶設(shè)計(jì)通訊,2014,(01):6066.[4]馮長(zhǎng)順,[J].機(jī)電信息,2013,(36):135136.[5][D].上海交通大學(xué),2014.[6]金美荷,[J].船舶工程,2013,35(S1):101103.[7][D].武漢理工大學(xué),2013.[8]陳偉智,張維競(jìng),張小卿,[J].中國(guó)造船,2013,54(01):197205.[9][J].機(jī)電設(shè)備,2013,30(02):4245.[10][D].上海交通大學(xué),2013.[11][J].船舶與海洋工程,2012,(04):3740.[12][J].船舶,2012,23(06):5456.[12]陳偉智,張維競(jìng),張小卿,許婉瑩,[J].節(jié)能技術(shù),2012,30(06):508511.[13][D].武漢理工大學(xué),2012.[14]鄭玄亮,劉喜衛(wèi),[J].船舶與海洋工程,2012,(02):4246+57.[15]賈志強(qiáng),[J].船舶工程,2012,34(03):4346.[16][D].大連海事大學(xué),2012.[17][D].大連海事大學(xué),2010.[18]侯玉柱,張園鎖,文超柱,[J].船舶工程,2009,31(S1):7578+66.[19] 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