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大连海事大学基于matlab的船舶机舱通风系统仿真.doc
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大连海事大学基于matlab的船舶机舱通风系统仿真.doc
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I
大连海事大学
毕 业 论 文
基于 MATLAB 的船舶机舱通风系统仿真
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装
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订
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线
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II
摘 要
世界造船业进入了‘数字化’阶段。船舶的每个系统都可以进行建模与仿真。
船舶机舱是船舶的动力、电力中心,是轮机人员进行管理的场所。要保证机舱内
动力及辅助设备的高效运行,并为工作人员提供舒适的工作环境,必须在机舱内
建立并维持适宜的环境条件,船舶机舱通风的目的就在于此。目前在生产单位的
设计中,船舶都依据经验来设计机舱通风系统以保证适宜的机舱环境。
本文主要是基于 MATLAB 平台,针对船舶通风管道网络进行‘数字化’的仿
真。为船舶通风设备的制造与运行提供一个理论的支持与数字化的体现,为船舶
机舱通风系统的长期运行和舱室内气压的变化提供理论参考。此次仿真是基于集
装箱船的通风管道网络设计的,通过风机系统和各个密闭空间模块的差异对船舶
通风管道网络进行划分归类,进而对划分的定、变容风机系统模块子系统进行数
字建模与界面仿真,同时对每个子系统下的密闭空间模块进行数字建模与界面仿
真,最终达到对通风管道网络的界面化,同时可以实时的控制风机的风量以及各
个密闭空间气阀的阀值,从而对舱室的气压进行控制与稳定,并且可以动态的显
示气压变化趋势的要求。
关键词:排(送)风机;通风管道网络;数值仿真;仿真建模;控制系统
III
ABSTRACT
World shipbuilding industry has entered a 'digital' phase. Each ship’s system can
be modeling and simulation. Ship engine room is the driving force, power center.It is
the engineer who managed the place. To ensure that the cabin power and auxiliary
equipment running efficiently and to provide staff with a comfortable working
environment, It must be established and maintained in the cabin suitable
environmental conditions. It is the ship engine room ventilation purpose . Currently in
the design of production units, based on experience to design vessels are mechanical
ventilation system in order to ensure the appropriate cabin environment.
This article is based on matlab platform for ship ventilation duct networks
'digital' in the simulation. Ventilation equipment for the manufacture and ship
operation to provide a theoretical support and reflect the number of sub-oriented, for
the ship's engine room ventilation system air pressure changes in the long-running and
provide a theoretical reference. The simulation is based on the container ship
ventilation duct network design, through the fan system and differences between the
various modules confined space ventilation ducts on the ship is classified networks,
and thus on the division of fixed, variable volume fan system module subsystem for
digital modeling and simulation interface, while the confined space under each
subsystem modules for digital modeling and simulation interface, and ultimately
achieve the ventilation ducts of the network interface, while real-time control fan air
flow and various valves valve confined space value, and thus the cabin pressure
control and stability, and can dynamically change in air pressure trend display
requirements.
Key words : exhaust (supply) fan; Ventilation pipeline network; numerical
simulation; modeling; control system
IV
目 录
第 1 章 绪论........................................................1
1.1 船舶通风系统的概述..........................................1
1.1.1 船舶通风系统的分类....................................1
1.1.2 船舶通风系统的目的....................................1
1.2 选题的目的和意义............................................2
1.3 课题研究的主要任务..........................................3
1.4 课题研究的主要内容..........................................3
第 2 章 船舶通风系统建模实现........................................4
2.1 船舶通风系统管道网络 ........................................4
2.1.1.通风管道网络图概述....................................4
2.1.2 风机型号..............................................5
2.1.3 风机系统分类..........................................6
2.1.4 各个工作间模块分类....................................9
2.2 各个风机系统的数学建模......................................9
2.2.1 轴流式风机的工作原理 ..................................9
2.2.2 轴流风机的特性 ........................................9
2.2.3 轴流风机的性能参数 ...................................10
2.2.4 通风机的相似原理 .....................................10
2.2.5 克拉伯龙方程式 .......................................10
2.2.6 风机的数学模型 .......................................11
2.3 各个密闭工作空间的数学建模.................................12
第 3 章 船舶通风系统的界面设计与仿真实现...........................13
3.1 仿真软件介绍 ...............................................13
3.2 仿真界面设计与实现.........................................13
3.2.1 通风管道网络界面设计 .................................13
3.2.2 密闭空间界面设计 .....................................14
3.2.3 定容排风机系统模块的仿真实现 .........................15
3.2.4 变容排风机系统模块的仿真实现 .........................18
3.2.5 密闭空间模块的仿真实现 ...............................20
3.3 仿真界面优化设计...........................................21
第 4 章 仿真运行结果与分析..........................................24
V
4.1 主仿真界面的运行结果 .......................................24
4.2 密闭空间仿真界面的运行结果 .................................24
4.3 运行结果分析 ...............................................25
结论与感悟.........................................................26
参 考 文 献........................................................27
致 谢...........................................................28
附录 1 主要程序源代码 ..............................................29
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