2022年船舶蒸汽锅炉的性能模拟研究译文.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 船舶蒸汽锅炉的性能模拟分析Jo.koDVORNIK, EncoTIRELI, Srdjan DVORNIK 摘要：本文目标是调查船蒸汽锅炉性能动态展现胜利应用的系统动力学仿真建模；船蒸汽锅炉是一个复杂的非线性系统, 讨论需要作为一个整体系统包含有肯定数量的子系统和元素, 这是因果反馈回路相连 , 内部系统和相关环境；文中将目前的科学的讨论方法的有效应用为讨论复杂动态系统称为定性和定量相结合的仿真系统动力学方法 观测的元素 , 并最终让连续的运算机仿真, 它将答应生产和使用的更高的数量和种类的仿真模型的 , 这将有助于把握新形成的动力学性能的非线

2、性特点的蒸汽锅炉在船舶设计过程和训练；船用蒸汽锅炉将会显现在心理语言、结构、数学运算机模型下的POWERSIM 仿真语言中；仿真模型动态系统连续和离散仿真关键词：船舶蒸汽锅炉简介 本文的目的是说明动态建模系统在讨论复杂的非线性船舶推动系统的应用效率；船舶锅炉系统是一个复杂的非线性系统, 需要作为一个整体系统地观看, 它包含有肯定数量的子系统和元素 , 然后由因果关系 UPV联系在一起反馈回路 KPD,而且两者都在推动 系统和相关的环境中；本文的基本假设是作者深信这艘船蒸汽锅炉是一个非线性和特别复杂的技术系统 , 内部有明显的多重因果联系和反馈回路并掌握了相关的变量；此外 , 额外的假设是 ,

3、这 些明显的表现如此复杂 , 只有应用相关的动态建模系统的科学方法才能最终造成一个更高层次的见解的过渡的动态现象的表现观看系统 在理论和实际当中得到确认；, 通过模拟成效和实际数据比较它将会为深化明白的非线性船系统的行为动态, 迄今为止使用的间接方法, 已经不能满意现实需要；他们始终在用是基于经典的 等线性化方法；, 主要是拉普拉斯变换、瞬态功能、稳固性判据作为一门学科,尽管系统动力学已经存在数十年,它仍是现代数字运算机高性能 速度,提升了仿真模型的精确度；现在这已答应有用且简洁的应用运算机仿真更高层次的非线性动力系统的微分方程, 即特别复杂的系统；在过去的几年中动态仿真系统已被应用在很大程度

4、上在讨论行为各种各样的复杂动力学系统；作者认为 , 系统动力学是一个进行调查动态复杂行为引擎系统、子系统、元素杰出 1 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 的科学工具；系统动力学是一门科学学科作为基础一般系统理论和治理理论,实际上是一个数学运算机仿真的方法工具；鉴于船舶系统的高度复杂性, 本文介绍了应用科学方法讨论复杂动态系统的功效称为:定性和定量相结合的系统动力学仿真方法 系统学动力学建模方法 - 麻省理工学院 , 这也使得设计和使用很多种类的仿真模型观看现实 , 最终使用快速和精确模拟数字运算机 确保连

5、续仿真；这对于在非线性动力学性质的锅炉系统在设计过程和训练得到新见解 见解有很大奉献；仿真模型,在现代数字运算机的系统动态分析和集约使用的支持下,是最适合和胜利 的讨论非线性自然、技术、组织系统动态性能科学方法；到目前为止,在训练和设计 实践中,系统动力学分析,作为一个相对较新的科学学科,被证明一贯是科学讨论众 多系统和进程的治理,行为,灵敏度和敏捷性等一系列问题的有效工具；船舶蒸汽锅炉的仿真建模 船舶蒸汽锅炉的数学模型 讨论船舶蒸汽锅炉的热动特性可能表现为船用锅炉被视为由以下供热单元组成的 供热装置：锅炉的金属部分,节热器,锅炉和管道里大量的水,大量饱和的过热的蒸气,水蒸气过热器；锅炉或许被

6、看作同样的装置,一种热量收集器,即同样的热力容器；这种热储备器 容 器）的平稳方程打算了锅炉中的水量平稳方程式；为了作出锅炉的动态性能方程式,有必要仅仅观看锅炉的蒸气管道部分 如 图1）；2 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图1. 蒸汽锅炉自然循环演示以下是有关蒸汽管道内容：加到燃油锅炉里燃料的热力为 QGkJh 1 ,加到锅炉里水的热力为 QPVkJh 1 ,从锅炉排出的蒸汽的热力为 QPkJh 1 ；依据下式,船舶蒸汽锅炉系统动态模型被定义为显式微分方程：（2）（1）锅炉蒸汽压力的动力学锅炉水位的动

7、力学方程其中.K表示锅炉蒸汽压力的相对状态,.Y锅炉水位的相关状态,Ta1S 锅炉蒸汽压力时间常数, Ta2S 锅炉水位时间常数,k蒸汽锅炉的自我调剂系数, G燃油阀的相对位置变化, P蒸汽外排阀门的相对位置变化, V给水阀门的相对变化, d./dt 锅炉蒸汽压力相对增量的变化速度,d P/dt 蒸汽排放阀相对位置的变化速度,a1,2,3锅炉蒸汽压力系数,以及 b1,2,3,4蒸汽锅炉水位系数；船舶蒸汽锅炉的系统动态描述在此基础上的数学模型 , 或船蒸汽锅炉的显式方程基础上 , 打算船舶锅炉智能描述模型是可能的：假如船舶锅炉的压力相关增量变量. 将会带来某些消极影响；K增大,相应的 djK/d

8、t 的变化速度也会变快,这假如蒸汽压力相对增量 d.K/dt 的变化速度变大,锅炉蒸汽压力的相对增量将增加,它是全部状态变化的整体或总结,也将产生消极影响；在所观看到的因果关系 KPD）中,只有两个因果 UPV）联系,其负面价值的总和 为1,所以总的因果 KPD符号为负,这意味着自我调整,从而导致状态的任何转变静止 状态：假如蒸汽锅炉蒸汽压力自我调剂系数 低,从而给出了否定的因果关系；k增加,蒸汽压力相对增量的变化速度将降假如锅炉蒸汽压力的时间常数增加,锅炉蒸汽压力相对增量的状态变化的速度将 3 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - -

9、 - - - - - - 降低,给出了否定的因果关系；假如燃料供应阀门相对变化的位置G增加,其中假定为单位时间内的燃料供应,锅炉蒸汽压力相对状态变化的增加速度将d.K/dt 增加,其中给出了积极的因果关系；假如帮助系数 a1增加,锅炉蒸汽压力相对增量的变化速度将增加,这给了积极的 因果链接；假如进水阀门的位置相对变化的速度增加,锅炉蒸汽压力的增加相对状态的变化 将增加,这给出了一个积极的因果联系；假如帮助系数 a2增加,锅炉蒸汽压力相对增量的状态变化的速度将降低,给出了 消极的因果链接；假如蒸汽排放阀增加的相对变化,锅炉蒸汽压力相对增量的状态变化的速度将降低,这给出了消极的因果链接；假如帮助系

10、数 a3增加,锅炉蒸汽压力的速度相对状态的变化将削减,这给出了负 面的因果关系；假如锅炉蒸汽排放阀的位置相对变化速度增加,锅炉蒸汽压力相对增量的状态的 变化速度 d.K/dt 会削减,给出了负面的因果关系；假如锅炉蒸汽排放阀增加的位置的相对变化增加,锅炉蒸汽排放阀位置的相对变 化的变化速度会增加,这给了积极的因果链接；在船舶蒸汽锅炉的显式方程或数学模型的基础上,有可能确定船用锅炉的智能描 述模型：蒸汽锅炉的动态性能与水位的自然循环过程中不会有自我调剂属性,由于没有内部负的因果连结 ；KPD1 :FIK= DFIK=+DFIK=+FIK；它具有自我调剂的动态特性,由于负标志的总和是一个奇数；图2

11、. 船舶蒸汽锅炉蒸汽压力的结构模型：FIK蒸汽压力时间常数,K k）蒸汽锅炉的自我调剂系数,MIP P）MIGG）燃油阀的位置相对变化,MIVV）给水阀门的相对变化蒸汽排放阀位置的相对变化,DFIK dK /dt）锅炉蒸汽压力相对增量的变化速度,DMIP d P /dt）蒸汽排放阀的位置相对变化速度,A1-3a1,2,3 ）蒸汽锅炉蒸汽压力系数；图 3. 船舶蒸汽锅炉水位结构模型：5 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - FIKK）在锅炉蒸汽压力的相对状态,TA2Ta2）蒸汽锅炉水位的时间常数,MIV V）给

12、水阀门的相对变化,MIP P）蒸汽排放阀位置的相对变化,DFIYDT d Y /dt）锅炉水位相对增量的变化的 速度,DFIK d K /dt）锅炉蒸汽压力相对增量的变化速度,DMIP d P /dt）蒸汽排放阀的位置相对变化的速度,B1-4b1,2,3,4）蒸汽锅炉水位的系数；图 4. 船舶蒸汽锅炉的总体结构模型：6 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在观测系统没有一个反馈环路 位不具备自我调剂的属性；船舶蒸汽锅炉系统动力学流程图KPD,由于自然循环的动态过程与蒸汽锅炉的性能水依据 14 ,在所生产的理

13、论和结构模型的基础上,POWERSIM模拟船舶蒸汽锅炉的流程图仿真语言在图 5；图 5. 内置 PID 调速器的船舶蒸汽锅炉流程图：负载条件下船舶锅炉的动态性能调查在仿真软件包之一,最常见的是DYNAMO15或 POWERSIM14,定性和定量的系统动力学仿真模型已经制作,系统的全部可能的操作模式,将在试验室模拟；这工个程之后,设计师或同学已经进行了足够数量的试验,使用启示式优化方法,优化系统中的任何参数可能会被执行,洞悉系统的动态性能,假设模型是有效 的；在提出的方案中,是有两个内置PID 调速器的船舶蒸汽压力和水位模型；（1） 蒸汽耗量由50 秒的脉冲函数连续时间打算,意思是从200250

14、 秒开头, MIP= 0=0,FIY,FIK= 0.9999 ,初始时间 = 0 ；（2） 燃料供应 MIG 作为 PID 调剂器的出口,在它的入口处蒸汽压力有差异,相应 地,供水 MIV是其他 PID 调速器的出口,入口也有差异 1 FIY）；（3） 船舶蒸汽锅炉的标称值相同的其他参数7 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图形仿真结果如图 6 所示：图 6. 在蒸汽锅炉的蒸汽压力相对状态图 7. 燃油阀的位置相对变化图 8. 在蒸汽锅炉水位的相对状态8 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -

15、第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 9. 进水阀门和相对变化位置的相对变化- 蒸汽排放阀的位置 在我们的网站上看到彩色图像）此外,使用这种连续模拟模型方法的用户有机会获得新的动力系统性能信息；该方法也很重要,由于它不只是指运算机模拟,也明确打算精神,结构和数学建模系统 的元素；本文的奉献如下 : 新的见解已变成一个复杂船舶锅炉系统的动态性能；全部相关的因果关系已定义以 及相关的反馈循环内的船舶蒸汽锅炉主导；船舶蒸汽锅炉动态仿真模型的设计,保证了诊断,条件预报,更高质量的打算作为 一个整体,目的是在船舶营运的安全治理；在复杂的、自然的或技术性的系统仿真建

16、模领域,对现在和将来大型船舶和电工技 术工程师的训练过程 的数学模型,我们取 得了定性和定量相结合的仿真模型；最终模型已用建立微分 方程证明 , 而且的确使它成 ,；关于动态 为一个特别复杂的技术系统有相关因果关系我们所定义的掌握集和反馈环 观测系统性能 也进行了模拟；基于我们长期在动力学模拟方法的应用和长期的体会,在这个简短的介绍 中我们 供应应 的 每个需要 它 的专家：获得关于探究复杂系统的简洁科学方法额外学问的可能 性；它意味着：“ 不要使用所谓黑箱方法去仿真复杂系统的行为动态,由于复杂的系统训练和设计实践证明,使用所谓的白盒方法可以更好的仿真,例如, 系统动力学方法”最终,我们可能会

17、引用中国谚语说：“ 当我听到我忘了；当我看到我记得；当我 工作,我明白了；”这种聪明可以改写成系统动力学的概念,作为我们的结论总结：9 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ 当我听到动态进程的智能模型,我忘了” ；“ 当我看到结构模型和动态过程的现实,我记得了；” “ 当我做数学或运算的动态过 程的仿真模型,我学习” ；“ 当我做模拟或执行对系统的动态模型或动态的过程,我重新整理我的技术学问与获 得的动态过程的理论和实践学问” ；证明在文件中提出的结果已被来自科学讨论工程“ 船上的能源系统,替代燃料油和减 少污染物的排放” 所导出,该工程得到克罗地亚共和国的科技部,训练和体育共同支 持；最近在讨论和进展对该地区船舶结构的设计方法、安全性和牢靠性的评估,将阻 力、负荷作为因子运用概率的方法来对船体的抗损毁才能进行设计；一些重要的发觉和见解在以前的一些文献中有过总结 的需要；. 并且建议通过技术和设计的改进来达到将来进展10 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页