舰船冷凝器温度控制系统仿真研究

冷凝器温度控制是维持和保证舰船正常运行的关键因素之一,为对过程进行准确分析,需要建立其高精度的仿真模型。单纯采用集中参数法无法保证模型计算精度,而采用分布参数法则计算效率低。为建立适用的舰船冷凝器温度控制模型并兼顾仿真精度和计算效率,综合采用集中参数法和分布参数法建立冷凝器壳体及冷却水流动换热数学模型,采用稳定化Petrov-Galerkin方法将冷却水一维流动换热的偏微分方程转换成Modelica支持的代数微分方程组形式,并在Dymola平台上建立系统模型。通过试验数据验证了模型的准确性,真空度及凝水温度的仿真结果与试验数据的误差分别为3.5%和4.7%,证明了改进方法的有效性,并提高在冷却水流量及温度的扰动下冷凝器的动态响应。

某型舰用四冲程柴油机键合图建模与仿真

针对柴油机热力系统多能域相互耦合的特点,提出了基于键合图理论的某型舰用四冲程柴油机建模与仿真方法,以规范化的形式统一分析了系统中存在的热功转换、热传递和质量迁移等多种能量作用.在20-sim仿真平台上建立了该模型,并利用BFGS算法和试验数据对模型部分参数进行了标定.通过与试验数据进行对比,结果表明:标定后的柴油机模型主要性能参数和试验数据吻合较好,模型具有较高的精度.最后,在模型的基础上以柴油机燃油消耗率为优化目标,利用20-sim-Matlab联合仿真平台对压缩比和供油提前角进行联合寻优,得到了优化方案.所得结论具有一定理论和工程实用价值.

关于柴油机热力系统故障优化预测仿真

燃油系统是柴油机最关键的热力系统之一,直接影响到柴油机的燃烧过程。对系统进行故障优化预测需要建立高精度的仿真模型,并对不同故障状态下系统的性能参数变化进行准确判断,从而为热力系统的优化以及故障诊断提供参考。柴油机燃油系统管路复杂,结构型式多样,各种参数之间相互作用和影响,建模难度较大。针对燃油热力系统的建模问题,提出了基于键合图理论的建模与故障仿真方法。从基本物理规律出发,分别对系统中的泵、阀和滤器等进行了键合图建模,在Matlab/Simulink平台上建立了系统模型,并研究分析了模型在多种故障状态下燃油系统参数的动态响应。结果表明:基于键合图理论建立的柴油机燃油模型具有较高的精度和实时性,能够反映热力系统的动态工作特性并进行故障优化预测。

舰船主动力装置故障隔离与参数估计方法

针对舰船主动力装置结构复杂、故障种类多和系统不确定性等故障诊断问题,提出采用基于双因果键合图模型的定量故障隔离与参数估计方法。根据系统传感器配置方案,建立双因果键合图模型,通过因果路径分析,推导得到系统解析冗余关系,并获得故障特征矩阵。建立系统线性分式变换键合图模型,开展故障仿真,将其与双因果键合图模型耦合,在MATLAB/Simulink环境中进行仿真试验,实现了舰船主动力装置的故障隔离与参数估计。结果表明:对双因果键合图模型因果路径分析,可以避免手动推导系统解析冗余关系的繁杂过程;基于其部件构造方程的分析可以有效实现系统故障隔离与参数估计,实时跟踪和预测故障状态。