基于改进飞蛾扑火优化算法的船机桨匹配设计研究

基于改进飞蛾扑火优化(Improved Moth-Flame Optimization,IMFO)算法,以两艘现有船舶为计算实例,展开了综合考虑螺旋桨推进效率、空泡性能和桨叶强度的船机桨匹配工作。以遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和原始飞蛾扑火优化(Moth-Flame Optimization,MFO)算法为对比算法,分析了IMFO辅助船机桨匹配工作时的性能。数值实验的结果表明,在解决船机桨匹配问题时,IMFO算法的收敛时间相比GA算法在两个算例中分别缩短了44.24%和54.14%,相比MFO算法分别缩短了23.9%和23.12%。此外,在求解精度方面,在计算示例1中,IMFO算法相比GA算法和MFO算法略有提升;而在计算示例2中,IMFO算法相比GA算法提高了3.66%,较MFO算法提高了0.98%。最后,通过对两个算例的可行解空间进行可视化表示,进一步讨论了IMFO算法的求解性能。上述结果对比证明了IMFO算法具备强大的全局搜索能力,在解决船机桨匹配问题时具有良好的竞争力和鲁棒性。

基于Simulink轴系详细建模的瞬态船机桨匹配特性

为研究船舶推进系统在瞬态工况下的船机桨匹配特性及弹性联轴节参数(刚度和阻尼系数)对优化负载冲击响应的影响,综合考虑船舶主机、轴系、螺旋桨、阻力及弹性联轴节外部特性,细化船机桨动态匹配离散动力学模型。使用Simulink搭建仿真模型,以某四机双桨科考船为研究对象进行详细建模,并对来自主机和螺旋桨端负载冲击工况的匹配结果进行快速工程预报;通过参数分析评估不同联轴节参数对负载冲击响应的影响;结合该船实测航行数据,对匹配理论及仿真结果进行验证。结果表明:选取适当的弹性联轴节刚度和阻尼对削减系统冲击响应动态特性存在显著影响;刚度过低会加剧系统冲击,过高的刚度和阻尼系数会使系统趋向于全刚性响应,不利于削减冲击。这一结果在实船测试中得到进一步验证和支持。在实际工程应用中,适当选择联轴节刚度和阻尼有利于改善系统冲击响应特性。考虑弹性联轴节的船机桨匹配模型可为优化船舶动力系统的设计选型和拓展船机桨匹配应用提供指导。

基于船机桨匹配和波浪统计的船舶失速系数分析

为减少温室气体排放,国际海事组织(IMO)提出了新船能效设计指数(EEDI)规范要求,但尚未明确其中失速系数的计算方法.针对失速系数的估算方法进行了分析探讨,提出了一种基于船机桨匹配和长期波浪统计数据的失速系数计算方法.该方法中考虑了船机桨间的能量传递和水动力相互干扰,同时用船舶运营海区的长期波浪统计数据作为环境参数,对一艘实际运营的集装箱船进行了试算,并与IMO规范值、中国船舶科学研究中心回归公式和目前应用较广的NMRI方法进行了对比.结果表明:由所提出的方法得到的失速系数,其变化规律与NMRI法一致且更为保守,能指导船舶能效设计,更有利于保障船舶在实海域中的航行性能.

基于CFD技术的机桨匹配初步设计

针对传统机桨匹配设计的局限性,提出将计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术应用到机桨匹配初步设计计算中。应用Fluent软件计算螺旋桨性能参数,在一定进速系数范围内进行机桨匹配。运用CFD技术预报螺旋桨性能参数,结果表明试验值与预报值的吻合度较高,该CFD技术可应用到机桨匹配实际设计中。将CFD技术应用到机桨匹配初步设计中进行实例计算比较,结果表明该设计思路具有一定的可行性。

机桨匹配初步设计软件实现方法研究

研究现有机桨匹配初步设计软件设计方法及其存在缺点,提出正确实现机桨匹配初步设计软件思路和实现方法。该方法从初步设计概念出发,搜索满足机桨匹配且效率最高的桨及对应主机,可用于绘制船舶一定航速下,定桨径不同转速及不同桨径最佳转速机桨匹配分析曲线。变换不同航速,还可得到完整的分析图谱。

基于互联网的船舶机桨匹配远程计算平台

为满足远程船舶机桨匹配设计的需求,结合MATLAB和C#平台进行混合编程,运用Easyui进行用户交互界面设计,介绍一套基于互联网的B/S架构船舶机桨匹配远程计算平台。在该平台上通过船舶机桨匹配中的初级匹配、终结匹配和空泡校核等3个实例进行平台测试。测试结果表明,该平台操作简单、计算速度快、结果准确,能很好地实现远程机桨匹配计算,可为未来船舶动力系统工况在线监测及"互联网+"环境下的机桨动态匹配提供工程基础。

高低工况螺旋桨空泡性能试验与机桨匹配设计

对某型测量船螺旋桨的脉动压力进行了理论估算,并开展不同螺距比的螺旋桨空泡性能模型试验,预报不同设计工况的空泡性能及脉动压力,获得了不同螺距下的背空泡及面空泡限界,尤其是小螺距比下的面空泡斗特性。在此基础上,针对目标船不同任务模式下的使用要求,结合主机特性,对其高低航速工况进行了机桨匹配优化设计。实船试验结果和使用情况表明,机桨匹配设计较为合理。

渔船机桨匹配研究进展

渔船的船机桨匹配是一个贯穿渔船设计、制造和使用过程的重要问题,目前也出现了多种渔船机桨匹配的优化改进方法。中国渔船众多,由于渔船多工况的特性,渔船机桨匹配还存在一些问题,若船机桨不匹配,会出现过载,产生敲缸和拉缸等严重故障,因此,需要制定出相对优化的船机桨匹配方案。本文综述了中国渔船及其工况分布特点、渔船主机发展现状,以及基于多工况的船机桨特性、机桨匹配集成设计、主机选型方法和螺旋桨设计方法等机桨匹配研究进展,并针对船机桨匹配研究中存在的问题,提出未来渔船的船机桨匹配研究应朝着低碳性与经济性、基于智能算法优化、适应不同工况条件等方向发展,以期为渔船的船机桨匹配方案设计提供科学参考。

基于遗传算法的船舶推进系统船、机、桨匹配云平台设计

随着海上运输业的蓬勃发展,船舶的航行速度、吨位和功率不断增长,船机桨匹配越来越受到造船业的重视。船机桨之间的完美匹配有利于提高推进系统的功率和航行速度,降低船舶油耗,增加航行时间。本文在分析船舶航行过程中船体阻力特性和螺旋桨推进特性的基础上,设计船机桨匹配设计方案,建立合适的目标函数,并利用遗传算法进行船机桨参数优化计算。实验结果表明,遗传算法计算精度高,收敛速度快。

船舶主推进系统机桨匹配设计工况的优化选择

将航行工况和机桨匹配同时考虑 ,建立了船舶主推进系统机桨匹配设计工况的优化选择模型 ,分析了其不同的应用情况 ,并应用于实船修理中 ,取得了明显的效益。

基于CFD的电力推进系统机桨匹配特性研究

为分析异步电机带定距桨电力推进系统的机桨匹配特性和规律,考虑船舶运营后的污底阻力,通过建立船舶污底与粗糙度的对应关系,数值模拟分析某型电力推进船舶阻力变化规律。基于STAR-CCM+软件建立数值水池,模拟分析常规螺旋桨设计与优化螺旋桨设计下的敞水虚拟试验、阻力虚拟试验和自航虚拟试验结果,结合机桨匹配点设计对实船尺度下的航速性能进行预报。通过研究发现:在船舶设计阶段减小定距螺旋桨的螺距比,可以使得新船的螺旋桨以较轻的负荷运转,从而获得较高的航速性能,对于异步电机带定距桨电力推进船舶机桨匹配设计具有借鉴意义。

基于船机桨匹配的复合材料螺旋桨的设计研究

文章从复合材料铺层设计对复合材料螺旋桨性能和变形的影响、复合材料螺旋桨几何设计和船机桨匹配三个方面展开,采用流固耦合方法对复合材料螺旋桨性能进行预报,研究了不同铺层的复合材料桨的变形和水动力性能的变化,并通过预变形方式设计桨叶型值,实现了复合材料螺旋桨在设计工况和非设计工况下的船机桨匹配。研究结果表明:文中设计的复合材料螺旋桨可使船舶在多工况下的推进性能获得提升。

内河多工况船机桨匹配优化设计

[目的]内河船舶在航行时存在顺水、逆水和急流等多种工况,传统的内河船舶船-机-桨匹配设计方法仅对船舶在逆水上行时进行了匹配设计,而在顺水下行工况,因船舶推进效率低、主机利用率低,造成油耗成本高、经济性较差等,因此需进行多工况内河船舶船-机-桨匹配优化设计。[方法]首先,在不同工况下对内河船舶推进系统的各参数进行设计,并将结果进行对比得出各设计参数对整体推进系统的影响;然后,对船舶推进系统的设计过程进行分析,以航行成本和推进系统效率为目标函数,以螺旋桨设计参数、主机功率、船舶上水航速和下水航速为变量,建立数学模型;最后,应用NSGA-Ⅱ算法进行多目标优化,得到兼顾经济性和推进效率的船舶主机功率和推进系统设计参数。[结果]结果显示,使用所提方法得到的设计参数能够更好地适配内河的通航环境,船舶的经济性更高。[结论]研究成果可为内河船舶推进系统的选型与匹配优化提供设计工具,从而为船舶的实际运行提供理论依据。

小型拖网渔船的船—机—桨匹配

如何使拖网渔船在各种工况下,都能具有满意的推进效能,一直是渔船设计者关注的课题。螺旋桨惯用的设计方法有三种:一是按自由航行工况配桨设计,是当前我国普遍采用的方法。这种设计具有较高的航速,但拖网工况时,则只能利用主机70～80％的功率;二是按拖网工况配桨设计,其拖网工况时,利用主机功率最大,但自由航行时,只能利用主机70～80％功率;三是按航。

导管桨拖网渔船的机桨匹配设计软件开发

拖网渔船作为一种多工况船舶,其拖网状态和自由航行状态的设计要求不尽相同。为了提高该类渔船的燃油利用率,并使主机和螺旋桨的匹配更方便、高效。基于MATLAB程序语言,开发了采用导管桨(拖网)渔船的机桨匹配设计软件。该软件创建了渔船、导管桨、主机三大数据库后,基于导管桨图谱设计理论,可以完成拖网渔船的机桨匹配设计,并能根据拖网渔船各自的特点分别计算出对应的齿轮箱减速比,同时自动生成机桨匹配设计计算书。通过对42 m级拖网渔船的应用,验证了该软件适用于导管桨拖网渔船,且具有计算精度高、使用方便快捷、使用者上手简单三大优点,具有一定的工程应用价值。

某艇船机桨匹配的技术途径

本文根据某艇对快速性的要求 ,在满足有关标准规范要求的前提下 ,通过研究分析多桨艇螺旋桨负荷分配特性 ,提出了控制螺旋桨负荷分配的技术途径 ,并应用于实艇的设计中 ,有效地实现了船机桨良好匹配。

混合动力港作拖轮多工况模式的机桨匹配设计

以5000 HP拖轮的混合动力系统为例,根据作业工况对推力和航速的需求,分析主机、动力电池、轴带电机和舵桨的特性,以了解相互的变化特点、配合关系和工作范围。混合动力系统通过变工况下不同原动机的转速与负荷合理匹配使能量得到最佳转换以实现效率最优,达到节能减排和延长设备使用周期目的。

越南22 m拖网渔船机桨匹配研究

针对越南渔船机桨匹配存在主观性强,不能较好发挥船舶动力总成性能情况,以越南坚江22 m木质渔船为研究对象,通过NAPA建模、静水力计算和航速与阻力预报,最终匹配出一套动力总成,即:主机选用潍柴A6型柴油机,螺旋桨选用直径1.7 m、螺距比0.621、桨叶数4、盘面比0.571的B型桨。

基于Modelica语言的某气垫船机桨匹配建模及仿真

为满足某型气垫船推进系统的性能指标,开展基于国产化软件平台的机桨匹配算法研究。以某型气垫船的推进系统为对象,建立数学模型,并以基于Modelica语言的国产仿真平台MWorks为基础对该系统进行建模仿真。通过研究变螺距角、变转速时气垫船推进系统的性能,对机桨匹配算法进行优化。仿真结果表明,优化算法可满足螺距角变距时间要求、螺距角稳态误差要求以及燃机机动性能曲线要求,所提出的机桨匹配控制算法满足性能要求,研究结果可为类似气垫船推进系统设计提供借鉴。

船舶机桨匹配选型设计分析

首先阐述了机桨匹配设计基本方法,随后对初步匹配设计及终结匹配设计进行探讨,最后以某一多用途远洋货船螺旋桨终结设计为例进行说明,此外船舶机桨匹配选型需考虑质量、尺寸、油耗、造价、可靠性、可维修度及使用寿命等因素,从而选择一套从主机到螺旋桨的最佳方案。