船舶冷卻水管網(wǎng)系統(tǒng)建模與仿真研究.pdf

1、本文以“育鵬”輪的冷卻水管網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象，依據(jù)流體力學(xué)和圖論理論，對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模水力計(jì)算和軟件仿真。首先，依據(jù)恒定流的剛性理論，對管網(wǎng)系統(tǒng)中的冷卻水流態(tài)進(jìn)行水力分析，建立管路和附件的水力計(jì)算數(shù)學(xué)模型。其次，引入圖論相關(guān)理論知識，建立管網(wǎng)系統(tǒng)的圖模型，得到矩陣形式的穩(wěn)態(tài)水力學(xué)方程組。再次，研究冷卻水系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工況下的管段流量解法、節(jié)點(diǎn)壓力解法和環(huán)方程解法，其中求解環(huán)能量方程法包含Hardy-Cross法和圖論算法。針對不同方法，在MAT

2、LAB中編程，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的計(jì)算和與實(shí)際系統(tǒng)的對比，提出可自整定連枝流量校正系數(shù)的圖論算法，該方法具有計(jì)算量少、收斂速度快的特點(diǎn)，在實(shí)際仿真中具有顯著的優(yōu)勢。在完成穩(wěn)態(tài)工況下水力計(jì)算方法的優(yōu)化后，針對輪機(jī)模擬器動態(tài)仿真的需求，建立非穩(wěn)態(tài)管網(wǎng)的水力計(jì)算數(shù)學(xué)模型，給出了實(shí)時(shí)求解方法，以實(shí)際管網(wǎng)為例，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)水泵啟動和閥門改變等不同工況時(shí)的非穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算。最后，根據(jù)實(shí)船資料，建立高低溫淡水系統(tǒng)和海水系統(tǒng)的圖模型和數(shù)學(xué)模型。在Silverligh