【正文】 C=m2C+r19Cstr2double(MzC)。)*str2double(VC)*str2double(t8)/(str2double(t7)*r20C)。%得到每秒鐘進(jìn)入的氣體質(zhì)量 MC=str2double(39。%室內(nèi)溫度 34 機(jī)房（變） r19C=R2C*dC。 下面介紹此風(fēng)機(jī)模塊的兩個(gè)密閉的工作空間，集控室與工作間的功能實(shí)現(xiàn)。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。%每秒鐘的總質(zhì)量 此代碼是依據(jù) 排風(fēng)機(jī)的型號(hào)，我們先設(shè)置排風(fēng)機(jī)的容量為‘ 3500’，并在e4 控件中顯示，同時(shí)設(shè)置 r3C 變量為風(fēng)機(jī)的總?cè)萘浚?dC 為集控室開關(guān)的開度 ，從而得到 cC1，即空氣的通 氣量。 R1=num2str(r18)。 r17=str2double(T0)+str2double(t5)。 r11C=Rv/(str2double(r4)*str2double(r2))。,num2str(cC4))。 set(,39。string39。,num2str(totalC5))。 %主機(jī)艙底層的空氣量 set(,39。 cC4=totalC3*dCDi。 cC2=totalC2*dCShang。%工作間剩余 空氣量 cC3=totalC1*bC。%集控室剩余 空氣量 cC1 = dC*str2double(r3C)。)。,39。anjian1C==1) if(anjian1C==1) set(,39。value39。 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。系統(tǒng)模塊圖如圖 。 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。 界面設(shè)計(jì)如圖 。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)。 各個(gè)控件初始化狀態(tài)以運(yùn)行時(shí)的界面狀態(tài)為準(zhǔn)。 （ 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。 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 14 （ 5） 用 Toggle Button 控件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總開關(guān)，該仿真界面的所有運(yùn)行程序都是在總開關(guān)的控制下進(jìn)行的。 （ 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。 （ 1） Push Button 控件進(jìn)行風(fēng)機(jī)的仿真 ，按下按鍵表示風(fēng)機(jī)開啟，再按一次表示風(fēng)機(jī)關(guān)閉，同時(shí)運(yùn)用 Static Text 控件配合顯示風(fēng)機(jī)的狀態(tài)。Toggle Button 控件是按下 后 不彈起的按鍵，此次仿真用 作為 的開關(guān)按鍵。 Push Button 控件是按鍵控件，是按下就彈起的按鍵； Static Text 是靜態(tài)的文本框，用來顯示不需要更改的數(shù)據(jù)仿真結(jié)果。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。函數(shù)中所使用的算法都是科研和工程計(jì)算中的最新研究成果，而前經(jīng)過了各種優(yōu)化和容錯(cuò)處理。 MATLAB 是一個(gè)包含大量計(jì)算 算法 的集合。 MATLAB 是一個(gè)高級(jí)的 矩陣 /陣列語言，它包含控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c(diǎn)。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。無排風(fēng)機(jī)的密閉空間氣壓由 送風(fēng)機(jī)送入的空氣質(zhì)量決定（自然排風(fēng)影響小，本課題設(shè)置初始值影響，不過影響不大）。 不同的密閉空間，數(shù)學(xué)模型不太一樣。所以，仿真的目的是計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)密閉空間氣體變化量，進(jìn)而通過 PV=m/M本課題主要是對(duì)機(jī)械排風(fēng)進(jìn)行仿真 。 自 然 排 風(fēng)排 出 的 氣體氣 體 質(zhì) 量 的 變 化進(jìn) 入 的氣 體 圖 密閉空 間仿真原理圖 由于從第一章我們可知，密閉空間排風(fēng)分為自然排風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)，所以影響空間氣壓的原因就由這兩方面組成。通過公式 ()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。 所謂變?nèi)菖棚L(fēng)機(jī)就是風(fēng)機(jī)的容量大小是可以根據(jù)實(shí)際的情況調(diào)節(jié)的，所以它單位時(shí)間內(nèi)輸出的氣體體積是不定的，同時(shí)它的氣體壓強(qiáng)，也是不定的。 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。 通過公式（ ）我們可 以推到出 以下 公式： mMPV RT? () mV?ρ () 然后根據(jù)公式 ()公式 ()我們可以得到外界的空氣密度的計(jì)算公式 : pMTRρ= () 通過公式 ()，再根據(jù) 空氣一大氣壓下 25 攝氏度時(shí)空氣密度是 ，我們可以算出 空氣在不同溫度，不同壓強(qiáng)下的空氣密度，進(jìn)而算出了空氣的質(zhì)量 。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。V 。V 為相對(duì)于外界的空氣體積。PV PV? () 即 在相同的溫度下，空氣的體積與空氣的壓強(qiáng)的乘積是一個(gè)固定的常數(shù)， 其中 P 為風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的氣體的壓強(qiáng)（ Pa）， V 為風(fēng)機(jī)單位時(shí)間內(nèi)所排出的空氣的體積 ， 39。即在 T 相等的情況下， 根據(jù) PV nRT? ，我們可以推到出 39。下面我們依次介紹兩種風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。 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。 2212212121 ????????????????? nnDDPP ??2132121 nnDD ?????????3215212121 ????????????????? nnDDNN ??基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 11 風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)前幾節(jié)介紹的 軸流風(fēng)機(jī)的工作原理，性能參數(shù)以及相 似原理。升 /摩爾 K。如果壓強(qiáng)、溫度和體積都采用國際單位（ SI）， R= 帕 克拉伯龍方程式 克拉伯龍方 程式 : PV nRT? () 其中 P 表示 壓強(qiáng) 、 V 表示氣體體積、 n 表示 物質(zhì)的量 、 T 表示 絕對(duì)溫度 、 R表示氣體常數(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。 （ 1）風(fēng)量 通風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)所輸送的氣體體積稱為風(fēng)量，又稱流量。 有些葉輪的葉片安裝角是可以調(diào)整的， 通過調(diào)整葉片安裝角可以改變 風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)。 軸流式通風(fēng)機(jī)的葉片有各種各樣型式，有板型、機(jī)翼型等等。 圖 軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖 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。一般通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖 所示，主要由集風(fēng)器、葉輪、導(dǎo)葉和擴(kuò)散器等組成。 分別為： （ 1） 帶有工作間排風(fēng)機(jī)的，進(jìn)風(fēng)量可調(diào)的密閉的工作間模塊； （ 2） 無工作間排風(fēng)機(jī)的，進(jìn)風(fēng)量可調(diào)的密閉的工作間模塊； （ 3） 有工作間排風(fēng)機(jī)的，進(jìn)風(fēng)量不可主動(dòng)調(diào)節(jié)的工作間的模塊； （ 4） 整個(gè)甲板艙的密閉工作間模塊； 各個(gè)風(fēng) 機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 因?yàn)榇蔑L(fēng)機(jī)都是軸流式風(fēng)機(jī)，我們先介紹一下軸流風(fēng)機(jī)的工作原理。 為通風(fēng)換氣提供保障。其主要是為 1,2 號(hào)發(fā)電機(jī)以及分油機(jī)工作間提供生產(chǎn)生活所必須的空氣，同時(shí)為了分油機(jī)間的精確的空氣排量，特別安置了一個(gè)分油機(jī)間排風(fēng)機(jī)以提供保障。該系統(tǒng)主要是由兩個(gè)風(fēng)機(jī)組成，一個(gè)變?nèi)莸墓╋L(fēng)機(jī)和一個(gè)風(fēng)機(jī) 編號(hào) 類型 個(gè)數(shù) 額定功率 (m179。主要是通過可調(diào)風(fēng)量大小的供風(fēng)機(jī)為 1,2 號(hào)發(fā)電機(jī)以及主機(jī)艙底層提 供合適的風(fēng)量，進(jìn)而為發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供條件。系統(tǒng)模塊如圖 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)模塊 1； （ 2）變?nèi)莨╋L(fēng)機(jī) 1 及其所屬管道所連通的 3,4 號(hào)發(fā)電機(jī)和主機(jī)艙底層 。定容供風(fēng)機(jī)為四層甲板艙提供空氣量，同時(shí)也為集控室、工作間提供需求風(fēng)量。 分別是如下： （ 1）左側(cè)定容供風(fēng)機(jī)及其所屬管道所連通的集控室 、工作間、主機(jī)艙上層，主機(jī)艙底層和通艙底以及其附屬的機(jī)艙工作間排風(fēng)機(jī)、軸強(qiáng)制風(fēng)機(jī) 。 FA 系列船用軸流通風(fēng)機(jī)可匹配 500HZ，380V 或 440V 船用三相的異步電動(dòng)機(jī)。 此公司生產(chǎn)的 FA 系列船用軸流通風(fēng)機(jī)可輸送含有 鹽霧的海洋空氣和含有油霧等微腐蝕性空氣。同時(shí)尾軸有軸強(qiáng)制風(fēng)機(jī)為此層空間的安全提供 的更進(jìn)一步的雙保險(xiǎn)，也為空間 內(nèi) 維持一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)提供了合理的氣壓、溫度支持 。它的高效運(yùn)行也是船舶運(yùn)行一個(gè)必不可少的條件。 第三層甲板與底層甲板組成的空間主要存在 有 分油機(jī)間， 分油機(jī)是一種離心式沉淀設(shè)備，作用是將待分離油中的雜質(zhì)顆粒和水分分離，基本原理是利用分離盤之間的微小間隙和分油機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的離心力將雜質(zhì)顆粒和水分等密度較大的成分 分離出去。只有這些溫度維持在一 個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，柴油機(jī)才能更加穩(wěn)定的運(yùn)行，進(jìn)而為船舶的穩(wěn)定長期高效的運(yùn)行提供合理的條件。 由第二層甲板和第三層甲板組成的密閉空間主要是發(fā)動(dòng)機(jī)和主機(jī)增壓器組成的。自動(dòng)化設(shè)備對(duì)環(huán)境溫度要求比較高，同時(shí)自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行時(shí)也有不同程度的發(fā)熱，根據(jù)運(yùn)行程度的不同，發(fā)熱的程度也不同。其中工作間有單獨(dú)的排風(fēng)機(jī)， 以達(dá)到 為其中的工作人員及時(shí)有效的提供生活必須的空氣以及保持室內(nèi)的氣壓 、溫度 提供有 力支持。 由于 這里 是輪機(jī)管理人員的工作場所，機(jī)艙中的溫度必須保持在最適宜的工作溫度，機(jī)艙中的有害氣體必須及時(shí)的排出。 五個(gè)獨(dú)立的密閉空間包含了不同 的機(jī)器成分和人員安排，所以不同的空間所需要的空氣量不同，安排的排、 送風(fēng)機(jī)的型號(hào)也有差異。 如圖 ， 這 五個(gè)密閉的獨(dú)立的空間 形成了船舶的環(huán)境系統(tǒng)，這其中分別包含了人力資源、物質(zhì)資源、管理資源等。 該通風(fēng)管道網(wǎng)絡(luò)圖是集裝箱船舶的縱向剖面圖，其把實(shí)船縱向分為五個(gè)獨(dú)立密閉的空間，其劃分 是依據(jù)實(shí)船甲板布局以及通風(fēng)管網(wǎng)絡(luò)形態(tài)設(shè)定的 。 參照實(shí)船模型 ，以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，繪出通風(fēng)管道網(wǎng)絡(luò)示意圖。 (5)建立密閉空間的數(shù)學(xué)模型，以達(dá)到 空間內(nèi)氣壓實(shí)時(shí)地變化 。 (3)建立了定容排（送）風(fēng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)實(shí)際的參數(shù)建立以下 模型： (1)建立 通風(fēng)管道網(wǎng)絡(luò)界面。這符合數(shù)字化造船的基本要求和核心思想。若能提前知道通風(fēng)的氣流組織和溫度的分布，無疑將為通風(fēng)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)理論依據(jù)，并據(jù)此來改進(jìn)通風(fēng)的不合理狀況，且贏得了和船體結(jié)構(gòu)之間協(xié)調(diào)的時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期。對(duì)于己經(jīng)設(shè)計(jì)完成并安裝到實(shí)船的通風(fēng)系統(tǒng)，一般通過測量風(fēng)管風(fēng)壓和通風(fēng)口的風(fēng)速確定供風(fēng)量的分布是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 3 課題研究 的 主要任務(wù) 機(jī)艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)艙內(nèi)設(shè)備的工況確定供風(fēng)量并根據(jù)設(shè)備的布置確定各個(gè)供風(fēng)口的大小、型式及布置。 選題的目的 和意義 此次設(shè)計(jì)是基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真，是根據(jù)某實(shí)船上的通風(fēng)管道網(wǎng)絡(luò)以及實(shí)際的通風(fēng)機(jī)的排量對(duì)船上各個(gè)艙室的氣壓變化情況進(jìn)行數(shù)值模擬 。 （ 3）排出機(jī)艙內(nèi)可能的有害氣體，保持空氣清潔，為機(jī)艙內(nèi)工 作人員創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件。綜上所述，船舶機(jī)艙通風(fēng)的主要目的就是用以建立并維持機(jī)艙內(nèi)適宜的環(huán)境條件 (溫度、濕度、空氣流速、清潔度和空氣成份等 )以保證柴油機(jī)、鍋爐燃燒所必須的空氣量，同時(shí)也是保證機(jī)艙內(nèi)部良好的工作環(huán)境，改善輪機(jī)人員的勞動(dòng)和衛(wèi)生條件。在眾多因素中，機(jī)艙的溫度對(duì)工作人員的影響可以說是最大的。隨著溫度的變化，儀表的精度和靈敏度會(huì)不同，當(dāng)環(huán)境溫度超過儀表的有效溫度范圍時(shí)，有的儀表可能不能正常工作。此外，在船舶機(jī)艙中，自動(dòng)化設(shè)備要求的環(huán)境溫度是 :機(jī)艙及主控制站 0～ 55℃，安裝在有發(fā)熱部件的柜 (箱、臺(tái) )內(nèi)的電子設(shè)備，在工作過程中應(yīng)能承受最高 70℃的溫度不會(huì)失效。反之，機(jī)艙內(nèi)低溫會(huì)使空氣的密度增大，最高燃燒壓力升高。工作環(huán)基于 MATLAB 的船舶通風(fēng)系統(tǒng)仿真 2 境影響著柴油機(jī)氣缸內(nèi)的實(shí)際空氣量，因此隨著機(jī)艙通風(fēng)狀況的變化，機(jī)艙內(nèi)的氣壓、溫度、濕度都會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)入 氣缸內(nèi)的空氣量也隨之變化，并對(duì)柴油機(jī)的工況構(gòu)成影響。根據(jù) ISO3046/11986 規(guī)定的無限航區(qū)的船舶柴油機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境狀況是大氣壓力 10OkPa，環(huán)境溫度 318K，相對(duì)濕度 60%，中冷器冷卻介質(zhì)的進(jìn)口溫度 305K。 機(jī)械通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)量可以人為控制，不受外界自然條件的影響，且能對(duì)空氣進(jìn)行合理的分配并輸送到各個(gè)特定處所，故在大、中型船舶上都作為主要的通風(fēng)方式，還往往和自然通風(fēng)結(jié)合起來使用。 機(jī)械通風(fēng)可分為為 機(jī)械送風(fēng) 和