船用低速机工程(一期)-船用低速机推进系统集成与机桨匹配研究.pdf

Harbin Engineering University 汇报人：丁宇哈尔滨工程大学动力与能源工程学院汇报人：丁宇哈尔滨工程大学动力与能源工程学院船用低速机典型样机商品化关键技术研究船用低速机典型样机商品化关键技术研究船用低速机推进系统集成与机-桨匹配研究船用低速机推进系统集成与机-桨匹配研究2Harbin Engineering University 项目概况项目概况 项目执行情况项目执行情况 目前存在的问题及解决措施目前存在的问题及解决措施 下一步工作计划下一步工作计划汇报内容汇报内容3Harbin Engineering University 项目名称：船用低速机推进系统集成与机项目名称：船用低速机推进系统集成与机-桨匹配研究桨匹配研究项目研究周期：项目研究周期：2016年年1月 至月 至 2020年年12月月研究经费：研究经费：208万（国拨）万（国拨）+52万（自筹）万（自筹）研究内容：研究内容：船用低速机设计工况点优化选择方法研究船用低速机设计工况点优化选择方法研究变工况下低速机推进系统性能研究变工况下低速机推进系统性能研究船机桨匹配仿真软件的开发船机桨匹配仿真软件的开发1.项目概述项目概述4Harbin Engineering University 序号成果名称数量技术指标序号成果名称数量技术指标1船舶推进系统动态仿真模型船舶推进系统动态仿真模型1套与实船运行误差小于套与实船运行误差小于10%2船船-机机-桨匹配仿真软件桨匹配仿真软件1套与试验值误差小于套与试验值误差小于5%3推进系统综合优化控制装置原理样机推进系统综合优化控制装置原理样机1套推进系统效率提高套推进系统效率提高3%4软件著作权软件著作权1个个5国家发明专利国家发明专利1个个6论文论文4篇篇1.项目概述项目概述-验收考核指标验收考核指标5Harbin Engineering University 1.项目概述项目概述研究人员研究人员姓名职称主要工作姓名职称主要工作丁宇副教授系统集成、机-桨匹配研究随从标博士研究生推进系统性能研究向拉博士研究生低速机仿真建模研究丁宇副教授系统集成、机-桨匹配研究随从标博士研究生推进系统性能研究向拉博士研究生低速机仿真建模研究崔哲硕士研究生螺旋桨仿真建模与强度校核王奎硕士研究生柴油机仿真建模研究崔哲硕士研究生螺旋桨仿真建模与强度校核王奎硕士研究生柴油机仿真建模研究贲虹凯硕士研究生柴油机测试技术研究王彬硕士研究生推进系统性能研究孙化东硕士研究生柴油机测试技术研究赵晨硕士研究生推进系统集成研究张熠硕士研究生低速机仿真建模研究张克硕士研究生低速机仿真建模研究李金成硕士研究生低速机仿真建模研究王宸硕士研究生机-桨匹配研究陈田田硕士研究生推进系统动态性能研究严宏宇硕士研究生推进系统设计研究崔海宁硕士研究生柴油机测试技术研究戴琳硕士研究生低速机仿真建模研究马生平硕士研究生推进系统动态性能研究徐家润硕士研究生机-桨匹配研究贲虹凯硕士研究生柴油机测试技术研究王彬硕士研究生推进系统性能研究孙化东硕士研究生柴油机测试技术研究赵晨硕士研究生推进系统集成研究张熠硕士研究生低速机仿真建模研究张克硕士研究生低速机仿真建模研究李金成硕士研究生低速机仿真建模研究王宸硕士研究生机-桨匹配研究陈田田硕士研究生推进系统动态性能研究严宏宇硕士研究生推进系统设计研究崔海宁硕士研究生柴油机测试技术研究戴琳硕士研究生低速机仿真建模研究马生平硕士研究生推进系统动态性能研究徐家润硕士研究生机-桨匹配研究6Harbin Engineering University 1.项目概述项目概述经费执行情况经费执行情况经费项目预算支出经费项目预算支出2016年到款设计费年到款设计费350.88专用费专用费30材料费材料费300.5外协费外协费25燃料动力费燃料动力费201.66固定资产使用费固定资产使用费103.32工资及劳务费工资及劳务费256.56差旅费差旅费350.36会议费会议费10事务费事务费24专家咨询费专家咨询费0管理费管理费166.64不可预见费不可预见费0合计合计26019.92837Harbin Engineering University 2016年年12月正式签订目标责任书、拨款，项目正式启动。月正式签订目标责任书、拨款，项目正式启动。船用低速机工程项目已经正式启动。个人观点，典型样机商品化项目应晚于原理机和工程样机的研究。所以，目前课题组预先开展基础共性研究，待后续船型、螺旋桨等确定后，按照时间节点完成项目。船用低速机工程项目已经正式启动。个人观点，典型样机商品化项目应晚于原理机和工程样机的研究。所以，目前课题组预先开展基础共性研究，待后续船型、螺旋桨等确定后，按照时间节点完成项目。2.项目执行情况项目执行情况8Harbin Engineering University 依托目前项目开展研究：国家科技部立项，中荷国际合作项目（技术引进类），中船动力有限公司参研，依托目前项目开展研究：国家科技部立项，中荷国际合作项目（技术引进类），中船动力有限公司参研，13000吨化学品船，（吨化学品船，（MAN B&W 6S35低速机柴油机低速机柴油机+可调螺距螺旋桨可调螺距螺旋桨+轴带发电），主要进行低速机推进系统设计与关键部件强度研究、机轴带发电），主要进行低速机推进系统设计与关键部件强度研究、机-桨匹配仿真平台、推进系统性能仿真研究等。桨匹配仿真平台、推进系统性能仿真研究等。2.项目执行情况项目执行情况9Harbin Engineering University 2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究研究船机桨匹配方法研究船机桨匹配方法搭建船机桨匹配平台搭建船机桨匹配平台采用B系列及AU系列图谱进行匹配螺旋桨采用B系列及AU系列图谱进行匹配螺旋桨建立螺旋桨三维模型建立螺旋桨三维模型采用CFD计算敞水特性曲线采用CFD计算敞水特性曲线应用到平台中进行验证平台准确性应用到平台中进行验证平台准确性进行分析进行分析船船-机机-桨匹配仿真平台研究思路桨匹配仿真平台研究思路10Harbin Engineering University 开始桨型，w，t，V，Pe，s，rR，T，VAD已知，N未知求解JN已知，D未知P/D=0.40，0.41，0.42，1.60P/D=0.40，0.41，0.42，1.60391()(/)(/)()nnnnstuvTnEonKCJP DAAZ=391()(/)(/)()nnnnstuvTnEonKCJP DAAZ=222(1)TAR JKV Dt=244(1)TAR nJKVt=求解J计算出最大螺旋桨效率对应的P/D,J计算出最大螺旋桨效率对应的螺距比计算该螺距比下的螺旋桨效率计算出最大螺旋桨效率对应的P/D,J输出结果初步匹配设计流程图初步匹配设计流程图初步匹配设计界面初步匹配设计界面2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究11Harbin Engineering University 开始AE/Ao，PE，w，t，s，R，Ps，Ns，桨型等PD，R，T，VA471()(/)(/)()nnnnstuvQnEonKCJP DAAZ=2552DQAPnJKV=QQKKJ=计算符合的 值P/D=0.40,0.41，1.60Vi(1=1，2，m)计算螺旋桨效率求出最大螺旋桨效率，以及对应的进速系数，螺距比，有效功率计算最大航速，进速，螺距比，螺旋桨直径输出结果进行插值终结匹配设计流程图和界面终结匹配设计流程图和界面2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究12Harbin Engineering University 开始hs，AE/Ao，Pa，w,V，N，D，Pv，PD，VA=0.5144(1-w)VV0.7R2=VA2+(0.7ND)/60)2=(Pa+hs-Pv)/(0.5V0.7R2)c(查图或用经验公式)T=(PD 75)/VAAv=T/(0.5V0.7R2c)AE=Ap/(1.067-0.229P/D)(AE/Ao)=AE/(D2)/4)比较AE/Ao与(AE/Ao)大小输出结果00空泡校核流程图空泡校核界面空泡校核流程图空泡校核界面2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究13Harbin Engineering University 强度校核流程图强度校核界面强度校核流程图强度校核界面2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究14Harbin Engineering University 开始输入0.25R和0.6R处实取的桨叶厚度，毂径比通过t1.0R=0.0035D与t0.25R（或t0.6R）连直线决定t0.7R0.7R处弦长b 设计桨 ，标准桨 0.70.7max0.9964RRttbb=0.7Rtb()30.866 11Aw VVsNPNP=0.70.70.70.550.750.544RRRtttbbb=()00.721tRPPtsDDb=()()10hhBdDdDPD=0tBPPPPDDDD=+输出结果螺距修正流程图螺距修正界面螺距修正流程图螺距修正界面2.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究15Harbin Engineering University 实船数据实船数据B系列桨系列桨AU系列桨理论桨盘面比系列桨理论桨盘面比0.52000.54590.64110.5200螺距比螺距比0.73550.76120.77440.7285直径直径(m)4.3004.28214.1834.374螺旋桨效率螺旋桨效率0.57810.58320.57850.5886最大航速最大航速(kn)13.8514.972614.979813.96582.项目执行情况项目执行情况-船船-机机-桨匹配研究桨匹配研究16Harbin Engineering University 3.目前存在的问题及解决措施目前存在的问题及解决措施确定推进系统形式。确定推进系统形式。解决措施：解决措施：目前建立考虑带轴带发电否，带轴带发电的话，应采用何种形式？在前期基础研究中完成。目前建立考虑带轴带发电否，带轴带发电的话，应采用何种形式？在前期基础研究中完成。尚未确定船型、螺旋桨、传动设备等。尚未确定船型、螺旋桨、传动设备等。解决措施：解决措施：与船舶设计研究院等单位尽快联系，确定 相关数据，便于项目稳定持续进展。与船舶设计研究院等单位尽快联系，确定 相关数据，便于项目稳定持续进展。17Harbin Engineering University 4.下一步工作计划下一步工作计划序号 专题（任务）研究内容节点主要成果评价方式序号 专题（任务）研究内容节点主要成果评价方式1船用低速机设计工况点优化选择方法研究船用低速机减额输出特性的研究船用低速机设计工况点优化选择方法研究船用低速机减额输出特性的研究2017.06研究报告、论文评审低速机设计工况点选择研究研究报告、论文评审低速机设计工况点选择研究2017.12研究报告、论文评审研究报告、论文评审2变工况下低速机推进系统性能研究低速机推进系统性能仿真研究变工况下低速机推进系统性能研究低速机推进系统性能仿真研究2018.06仿真模型、论文、软件著作权、专利节点考核低速机推进系统控制系统研究仿真模型、论文、软件著作权、专利节点考核低速机推进系统控制系统研究2018.12仿真模型、软件著作权、专利节点考核仿真模型、软件著作权、专利节点考核3船机桨匹配仿真软件的开发船机桨匹配仿真软件的开发流程与用户界面研究船机桨匹配仿真软件的开发船机桨匹配仿真软件的开发流程与用户界面研究2019.06研究报告、软件著作权、专利评审船机桨匹配仿真软件的开发与应用研究报告、软件著作权、专利评审船机桨匹配仿真软件的开发与应用2019.12仿真模型、论文、软件著作权、专利节点考核仿真模型、论文、软件著作权、专利节点考核18Harbin Engineering University 谢谢！请各位领导专家批评指正谢谢！请各位领导专家批评指正