船舶空调系统的建模与仿真.pdf

《船舶空调系统的建模与仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、k

2、I指导教师张均东职称教授学位授予单位大连海事大学申请学位级别工学博士学科与专业轮机工程论文完成日期2011-3论文答辩日期201l-6答辩委员会主席■■■一五^／』。Ij，●■ModelingandSimulationoftheMarineAirConditionSystemDissertationSubmittedtoInpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDalianMaritimeUniversityDoctorofEngineeringbyHEZhibin(M

3、arineEngineering)DissertationSupervisor：ProfessorZhangJundongMarch2011_，，．、一p，．?、·。弋7心^‘。-·●’}≮-^ij，：＼：一j’^l●大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文!监自自窒遢丕统的建搓兰笾真：。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经

4、公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：嘁学位论文版权使用授权书7一本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国

5、科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密曰(请在以上方框内打“√’’)敝储躲铲试导师躲加日期：≯，／年易月厂占日，．●一，．。‘寸；^钆丌’l、智In。J．●，}t创新点摘要l新建了船舶空调系统螺杆冷水机组的动态数学模型，以及空气处理系统的基于PID调节冷媒水流量的夏季制冷除湿工况、以及基于PID调节加热蒸汽和加湿蒸汽流量的冬季加温加湿工况的负荷模型，并联合冷水机组和空气处理系统的数学模型，建立了完整的船舶空调系统

6、的数学模型。2通过引入未知变量．冷凝器进口比焓玩，修正了螺杆冷水机组的动态过程模型，使冷水机组数学模型更加精确。即假设压缩机出口处制冷剂的比焓为未知，比焓求导(dhc．／dt)就仅仅是关于它自己的求导，而不必化解为多个变量的求导。并通过采用冷剂温度、压力、比容和比焓的拟合关系求取矩阵系数，以及用多变量函数的Taylor幂级数展开式代替原函数方程的方法，简化了模型状态方程系数求导过程，最后基于Matlab通过编写并调用M一文件进行了仿真，绘制出关于冷剂压力和温湿度的实时曲线，实验验证螺杆冷水机组的数学模型正确，算法精确。3基于VS．n

7、et，根据某轮空调系统的控制程序，编写求解空调系统的微分方程，实行参数调用和监测报警等功能，研发出系统完善，功能全的船舶空调模拟器。并对船舶空调系统进行了三维建模和场景虚拟漫游，实现了客户端三维VR虚拟仿真系统和服务器端二维空调模拟器的通讯和交互。^t'j’■，●净jn’●中文摘要摘要船舶空调系统是船舶的重要辅助设备，是设备正常运行的保障，能够有效改善人们生活和工作环境，以及卫生条件。建立能准确反映船舶空调系统的数学模型对系统的运行控制、仿真和性能分析，以及实验室的建设都有重要意义。制冷系统的稳态仿真技术已趋于成熟，但螺杆冷水机组制

8、冷系统动态模型的研究还在发展、完善中。而且近年来国内外发生的许多船舶机损和船损事故大多是由人为失误和错误造成的，这迫切需要通过积极的询问和评价、连续不断对情境进行分析和监控、必要时采取果断行动等方法，来提高情景意识。基于此，本文以“育鲲”教学实习船的船舶空调系统为参考对象，通过用分布参数模型建立蒸发器和冷凝器数学模型、用集中参数模型建立压缩机和膨胀阀数学模型的方法，建立了冷水机组的数学模型，然后又基于热力学和传热学定律，通过建立PID三通电磁阀控制的冷却水与空气的热量传递关系，以及船舶供冷负荷关系，建立了夏季制冷除湿工况的空气处理系

9、统模型，又通过建立PID三通电磁阀控制的蒸汽与空气的热量传递关系，以及船舶供热负荷关系，建立了冬季加温加湿工况时的空气处理系统模型，最后联立建立了船舶空调系统总模型的矩阵方程式。求解模型方程时，通过引入冷凝器进口制冷剂焓值吃为未知量，