船舶航速優(yōu)化節(jié)能性研究.pdf

1、隨著世界能源日趨枯竭和全球溫室氣體排放量的增加，節(jié)能減排是當(dāng)今時(shí)代的重要主題。對(duì)于航運(yùn)業(yè)而言，船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中首先要滿(mǎn)足當(dāng)前IMO有關(guān)碳排放的要求，加上航運(yùn)業(yè)的持續(xù)低迷，因而節(jié)能減排成為船舶營(yíng)運(yùn)過(guò)程中的首要任務(wù)。通過(guò)船舶營(yíng)運(yùn)時(shí)對(duì)油耗量的控制來(lái)提高船舶營(yíng)運(yùn)節(jié)能性是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)常用的策略。本文以目標(biāo)船舶“宇中?！陛喣骋缓酱螢檠芯繉?duì)象，通過(guò)航線(xiàn)分段和分段航速優(yōu)化，以追求航次總油耗量最低為目標(biāo)的方法來(lái)研究船舶航次內(nèi)的節(jié)能性。
　　本文首先分

2、析了船舶航行時(shí)受到的各種阻力，并給出了相應(yīng)的計(jì)算方法。通過(guò)對(duì)柴油機(jī)特性分析以及船-機(jī)-槳之間的關(guān)系研究為下文系統(tǒng)建模仿真打下理論基礎(chǔ)。其次，選取了目標(biāo)船舶并進(jìn)行了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算，建立船-機(jī)-槳運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)MATLAB/Simulink對(duì)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)計(jì)算模型進(jìn)行建模仿真，進(jìn)而建立了船-機(jī)-槳的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仿真模型。然后根據(jù)目標(biāo)船主機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中轉(zhuǎn)速與油耗率之間的關(guān)系，通過(guò)最小二乘法擬合并修正之后建立了主機(jī)油耗率模型。再次，選取目標(biāo)船舶

3、的某一航次（大連-新加坡）作為研究對(duì)象，通過(guò)營(yíng)運(yùn)數(shù)據(jù)中的經(jīng)緯度擬合航跡，找出航跡中的拐點(diǎn);利用時(shí)間序列的聚類(lèi)方法對(duì)氣象條件相似的航段進(jìn)行歸類(lèi)，通過(guò)拐點(diǎn)和聚類(lèi)點(diǎn)確定航線(xiàn)分段點(diǎn)，完成航線(xiàn)分段。然后建立了航次油耗量與分段航速的關(guān)系模型。最后，結(jié)合上文分析，根據(jù)航次內(nèi)總油耗量與主機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系模型建立以總油耗量最低為目標(biāo)的優(yōu)化函數(shù)，通過(guò)遺傳算法算出優(yōu)化結(jié)果，將優(yōu)化結(jié)果中主機(jī)轉(zhuǎn)速代入到仿真模型計(jì)算得出相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化航速、主機(jī)油耗率等相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出