大型集裝箱船能效建模與仿真研究.pdf

1、分類號 密 級UDC 學校代碼 10497學 位 論 文題 目 大型集裝箱船能效建模與仿真研究英 文 The Modeling and Simulation Analysis of Large題 目 Containership Energy Efficiency研究生姓名 周科姓名 陳輝 職稱 教授 學位 博士單位名稱 能源與動力工程學院 郵編 430063申請學位級別 碩士 學科專業(yè)名稱 輪機工程論文提交日期 2017.3 論文答辯日

2、期 2017.5學位授予單位 武漢理工大學 學位授予日期答辯委員會主席 孫俊 評閱人教育部學位中心盲審教育部學位中心盲審2017 年 5 月指導教師武漢理工大學碩士學位論文I摘 要隨著全球對溫室氣體排放問題的愈發(fā)重視，作為溫室氣體排放大戶的航運業(yè)，承受著越來越大的壓力。為促進船舶節(jié)能減排，國際海事組織提出船舶能效營運指數(shù)，并將其作為評價船舶能效水平的最新標準。本文以某 8063TEU 集裝箱船為目標船，根據(jù) EEOI 的物理含義，基于模

3、塊化建模的思想，建立目標船能效系統(tǒng)數(shù)學模型，基于 MATLAB/Simulink 軟件建立仿真模型，深入研究分析航速、載貨量、航程、停港時間以及風浪對目標船EEOI 的影響，并研究分析基于航速和航線優(yōu)化對 EEOI 的降低效果，為提高船舶能效水平指明一種優(yōu)化方法。首先建立目標船推進系統(tǒng)數(shù)學模型，具體包括主機、螺旋槳、船機槳匹配的數(shù)學模型，對 EEOI 計算公式進行變形推導，根據(jù)各物理量之間關系構成完整的目標船能效系統(tǒng)數(shù)學模型，從而確定航

4、速、載貨量、航程、停港時間以及風浪阻力與目標船 EEOI 之間的數(shù)學關系。然后利用 MATLAB/Simulink 軟件建立目標船能效系統(tǒng)仿真模型，根據(jù)目標船的試航數(shù)據(jù)和營運數(shù)據(jù)對模型的正確性與精度進行驗證。最后對目標船 EEOI 的影響因素進行研究。仿真結果表明：降低航速和增加載貨量能有效降低 EEOI，增加航程和減少停港時間能降低 EEOI但效果不明顯，EEOI 對航速的變化敏感性最高，載貨量次之，對航程和停港時間變化的敏感性較低；

5、定轉速情況下，逆風和頂浪航行會使 EEOI 增加，順風航行會降低 EEOI，影響程度隨著風阻和波浪增阻的增加而變大；在載貨量確定的情況下，仿真優(yōu)化后目標船該航次在航速為 21kn、20kn、19kn 時 EEOI 分別降低了 14.46%、 18.76%、 23.58%， 同時整個航次燃油分別節(jié)省了 411.11t、 617.75t、849.76t，采取降低航速和優(yōu)化航線的聯(lián)合優(yōu)化策略能明顯降低目標船 EEOI，使其能效水平明顯提高。本