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1、大连海事大学装订线毕 业 论 文基于MATLAB的船舶机舱通风系统仿真摘 要世界造船业进入了数字化阶段。船舶的每个系统都可以进行建模与仿真。船舶机舱是船舶的动力、电力中心，是轮机人员进行管理的场所。要保证机舱内动力及辅助设备的高效运行，并为工作人员提供舒适的工作环境，必须在机舱内建立并维持适宜的环境条件，船舶机舱通风的目的就在于此。目前在生产单位的设计中，船舶都依据经验来设计机舱通风系统以保证适宜的机舱环境。本文主要是基于MATLAB平台，针对船舶通风管道网络进行数字化的仿真。为船舶通风设备的制造与运行提供一个理论的支持与数字化的体现，为船舶机舱通风系统的长期运行和舱室内气压的变化提供理论参考
2、。此次仿真是基于集装箱船的通风管道网络设计的，通过风机系统和各个密闭空间模块的差异对船舶通风管道网络进行划分归类，进而对划分的定、变容风机系统模块子系统进行数字建模与界面仿真，同时对每个子系统下的密闭空间模块进行数字建模与界面仿真，最终达到对通风管道网络的界面化，同时可以实时的控制风机的风量以及各个密闭空间气阀的阀值，从而对舱室的气压进行控制与稳定,并且可以动态的显示气压变化趋势的要求。关键词：排（送）风机；通风管道网络；数值仿真；仿真建模；控制系统ABSTRACTWorld shipbuilding industry has entered a digital phase. Each shi
3、ps system can be modeling and simulation. Ship engine room is the driving force, power center.It is the engineer who managed the place. To ensure that the cabin power and auxiliary equipment running efficiently and to provide staff with a comfortable working environment, It must be established and m
4、aintained in the cabin suitable environmental conditions. It is the ship engine room ventilation purpose . Currently in the design of production units, based on experience to design vessels are mechanical ventilation system in order to ensure the appropriate cabin environment.This article is based o
5、n matlab platform for ship ventilation duct networks digital in the simulation. Ventilation equipment for the manufacture and ship operation to provide a theoretical support and reflect the number of sub-oriented, for the ships engine room ventilation system air pressure changes in the long-running
6、and provide a theoretical reference. The simulation is based on the container ship ventilation duct network design, through the fan system and differences between the various modules confined space ventilation ducts on the ship is classified networks, and thus on the division of fixed, variable volu
7、me fan system module subsystem for digital modeling and simulation interface, while the confined space under each subsystem modules for digital modeling and simulation interface, and ultimately achieve the ventilation ducts of the network interface, while real-time control fan air flow and various v
8、alves valve confined space value, and thus the cabin pressure control and stability, and can dynamically change in air pressure trend display requirements.Key words：exhaust (supply) fan; Ventilation pipeline network; numerical simulation; modeling; control system目 录第1章 绪论11.1 船舶通风系统的概述11.1.1 船舶通风系统的
9、分类11.1.2 船舶通风系统的目的11.2 选题的目的和意义21.3 课题研究的主要任务31.4 课题研究的主要内容3第2章 船舶通风系统建模实现42.1船舶通风系统管道网络42.1.1.通风管道网络图概述42.1.2 风机型号52.1.3 风机系统分类62.1.4 各个工作间模块分类92.2 各个风机系统的数学建模92.2.1轴流式风机的工作原理92.2.2轴流风机的特性92.2.3轴流风机的性能参数102.2.4通风机的相似原理102.2.5克拉伯龙方程式102.2.6风机的数学模型112.3 各个密闭工作空间的数学建模12第3章 船舶通风系统的界面设计与仿真实现133.1仿真软件介绍1
10、33.2 仿真界面设计与实现133.2.1通风管道网络界面设计133.2.2密闭空间界面设计143.2.3定容排风机系统模块的仿真实现153.2.4变容排风机系统模块的仿真实现183.2.5密闭空间模块的仿真实现203.3 仿真界面优化设计21第4章 仿真运行结果与分析244.1主仿真界面的运行结果244.2密闭空间仿真界面的运行结果244.3运行结果分析25结论与感悟26参 考 文 献27致 谢28附录1 主要程序源代码2939基于MATLAB的船舶通风系统仿真基于MATLAB的船舶通风系统仿真第1章 绪论1.1 船舶通风系统的概述随着现代航运业的发展，海上交通运输日益繁忙，船舶趋于自动化，
11、安全成为船舶运输永恒的主题。船舶机舱是船舶的动力中枢心脏，是人力资源、环境资、物质资源、管理资源的集合，是轮机人员进行管理的场所。要保证机舱内动力及辅助设备的高效运行，并为工作人员提供舒适的工作环境，必须在机舱内建立并维持适宜的环境条件，船舶机舱通风的目的就在于此。船舶通风系统就是使用机械或者依靠空气自然流通为船舶舱室进行通风换气的管系。通风方式一般分为自然通风和机械通风两类。一般对于大、中型船舶机舱采用机械通风并设置相应的通风管系；对于小型船舶，大多不设机械通风设备，但也利用机舱棚及风斗进行自然通风。1.1.1 船舶通风系统的分类通风方式一般分为自然通风和机械通风两类。自然通风主要是依靠开孔
12、，如门、窗、舱口、通风斗和通风筒等。通风斗和通风筒是一种排气或吸气的专门设备。为了提高自然通风效率，常利用舱室的外壁上对风的一面压力增大，逆风的一面压力降低的原理，把通风斗和通风筒制成各式各样。自然通风系统结构和设备简单，造价低，维护费用少，但因其受风向、相对速度和室内外温度差的影响，工作不稳定，故对要求较高的舱室应用机械通风。机械通风可分为为机械送风和机械排风。机械通风由轴流风机、通风管道、布风器组成。机械通风的优点是通风量可以人为控制，不受外界自然条件的影响，且能对空气进行合理的分配并输送到各个特定处所，故在大、中型船舶上都作为主要的通风方式，还往往和自然通风结合起来使用。1.1.2 船舶
13、通风系统的目的对船用柴油机来说，环境状况是指柴油机运行现场的大气压、环境温度、相对湿度和中冷器冷却介质进口温度。根据 ISO3046/1-1986 规定的无限航区的船舶柴油机的标准环境状况是大气压力 10OkPa，环境温度 318K，相对湿度 60%，中冷器冷却介质的进口温度 305K。对船舶主柴油机来说，其工作环境是指柴油机运行现场的大气压、环境温度、相对湿度和中冷器冷却介质进口温度。工作环境影响着柴油机气缸内的实际空气量，因此随着机舱通风状况的变化，机舱内的气压、温度、湿度都会发生变化，进入气缸内的空气量也随之变化，并对柴油机的工况构成影响。具体来说，过高的机舱内温度会使机舱内空气密度减小
14、，这样柴油机增压器喘振的可能性会大大增大，并且会在一定程度上降低柴油机的推进效率。反之，机舱内低温会使空气的密度增大，最高燃烧压力升高。因此将机舱的温度控制在一定的范围内，对机械设备的正常工作是非常必要的。此外，在船舶机舱中，自动化设备要求的环境温度是:机舱及主控制站 055，安装在有发热部件的柜(箱、台)内的电子设备，在工作过程中应能承受最高 70的温度不会失效。自动化设备对湿度的要求是:温度达到40时，相对湿度为95100%，温度高于 40时，相对湿度为 70%。随着温度的变化，仪表的精度和灵敏度会不同，当环境温度超过仪表的有效温度范围时，有的仪表可能不能正常工作。另一方面，机舱也是轮机管
15、理人员工作的场所，机舱中的温度、湿度以及油气等有害气体的含量构成了机舱的环境条件，空气中的粉尘、有害气体以及高温高湿等都会损害人体的健康。在众多因素中，机舱的温度对工作人员的影响可以说是最大的。从医学观点看，平均在 15-20之间最适宜人们的工作，而实际中由于主柴油机、发电用柴油机以及锅炉等设备的持续散热，机舱中的温度会不断上升并对人体产生危害，这时候就要保证一定的通风量来控制机舱内适宜的温度。综上所述，船舶机舱通风的主要目的就是用以建立并维持机舱内适宜的环境条件(温度、湿度、空气流速、清洁度和空气成份等)以保证柴油机、锅炉燃烧所必须的空气量，同时也是保证机舱内部良好的工作环境，改善轮机人员的劳动和卫生条件。概括起来，机舱通风设备应该实现以下功能：（1）为主机、辅机和锅炉等燃烧设备提供必需的燃烧用空气量；（2）带走设备的散热量，保持机舱内的适当温度。（3）排出机舱内可能的有害气体，保持空气清洁，为机舱内工作人员创造适宜的环境条件。（4）排除可燃气体以防爆炸和火灾。 1.2 选题的目的和意义 此次设计是基于MATLAB的
