电力推进在小型船舶中的实用性研究

论文摘要

近些年来,随着电力电子技术的发展,大功率交流电机的变频调速技术的日趋成熟,使得船舶电力推进系统在机动性、可靠性、运行效率和推进功率等方面都有了突破性的进展,使船舶电力推进技术的应用领域不断扩大,船舶电力推进系统已显示出广泛的应用前景。由于电力推进船舶机动性和操纵性好,布置灵活,节省舱室空间,安全性经济性好,从而使电力推进技术的应用领域不断扩大,除了应用于破冰船、挖泥船、勘探测量船以外,还广泛应用于大中型常规船舶。本文主要对电力推进在小型船舶上的实用性进行研究。本文对国内外的船舶电力推进技术现状进行了说明,并对电力推进系统的组成做了简要的介绍。对电力推进系统与柴油机推进系统进行了一系列对比,包括机舱布置空间灵活性、稳性、操纵性能以及经济性能。并且介绍了小型船舶电力推进所应用的螺旋桨的工作特性,计算了螺旋桨的水动力性能。本文采用了CFD方法来计算电力推进系统应用的螺旋桨的水动力性能。在GAMBIT中结合FORTRAN程序所获取的数据节点建立计算模型,并在FLUENT中利用网格分析的方法真实的模拟螺旋桨在不同位置工作状态下推力以及转矩的变化情况,以此分析了电力推进系统和柴油机推进系统应用位于不同位置的螺旋桨对水动力性能的影响。本文证明了电力推进适宜在小型船舶中得到充分的应用,是未来小型船舶推进方式的发展趋势。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的意义
• 1.2 电力推进系统的发展概况
• 1.3 电力推进的研究现状
• 1.4 课题研究的目的
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 电力推进系统简介
• 2.1 电力推进系统的定义
• 2.2 电力推进系统的分类
• 2.3 电力推进系统的组成
• 2.3.1 电站
• 2.3.2 变频器
• 2.3.3 推进电动机
• 2.3.4 螺旋桨
• 2.4 电力推进装置的形式
• 2.4.1 水平轴系
• 2.4.2 喷水推进
• 2.4.3 Z型回转电力推进
• 2.4.4 吊舱式电力推进
• 2.5 电力推进系统的优缺点
• 2.5.1 电力推进系统的优点
• 2.5.2 电力推进系统的缺点
• 2.6 本章小结
• 第3章 电力推进系统与柴油机推进系统的对比
• 3.1 机舱布置对比
• 3.2 基于机舱布置情况的稳性对比
• 3.3 操纵性能的对比
• 3.4 能源消耗及经济性能的对比
• 3.5 本章小结
• 第4章 电力推进船舶上的螺旋桨应用
• 4.1 船舶阻力因素
• 4.2 螺旋桨推进特性
• 4.2.1 自由航行特性
• 4.2.2 系缆（抛锚）特性
• 4.2.3 螺旋桨反转特性
• 4.3 电力推进船舶应用螺旋桨实例分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 螺旋桨的水动力性能分析
• 5.1 FLUENT软件简介
• 5.1.1 FLUENT程序结构
• 5.1.2 FLUENT程序的模拟能力
• 5.1.3 FLUENT程序基本解题步骤
• 5.2 基本原理和数值模拟方法
• 5.2.1 RANS方程
• 5.2.2 湍流模式
• 5.2.3 控制方程的离散
• 5.2.4 网格系统
• 5.3 螺旋桨数值模拟分析
• 5.3.1 模型的建立
• 5.3.2 计算域的定义及网格的划分
• 5.3.3 计算结果和分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢