上世纪60年代,国外已经开始如何开发计算机仿真技术对全船动力推进领域的应用,70年代取得了巨大的进展,后来进入80年代,在船舶动力装置领域的仿真技术已经发展的十分成熟[4]。20世纪70年代初期,C。J。Rubis就对一艘由带可调距螺旋桨柴燃联合动力装置(CODAG)驱动的单桨驱逐舰进行了正车稳定工况和加速工况动力特性的仿真研究,提出了螺距/船速的组合控制思想。Rubis还就CODAG的舰艇仿真提出了动力学模型。同时,R。S。Benson和ErnstE。Streit等又分别对增压柴油机的仿真作了进一步的研究。随后R。V。Tompson针对一艘扫雷艇研究柴油机带定距桨推进系统的控制策略。1982年,Rubis又著文对燃气轮机推进舰艇的仿真提出了全面的观点。81523

20世纪80年代,关于船舶所用的增压主机的瞬间工况仿真,两位美国著名高校的专家J。B。Woodward和R。G。Latorre表达了一种新的理念。他们结合前人的经验后,提出了一种新的方法即准稳态建模法,柴油机的仿真模型被分解为14个数学表达式,变量与常量的数量分别为16和14,在研究柴油机参数运行的过程中,提出可以利用数学方法估算容积效率等5个量的数值。与此同时,他们结合前人的经验公式,运用热动力学和流体力学两门学科的知识原理,按照柴油机的分类,建立了二冲程各个部分的模型和四冲程柴油机各个部分的模型,这是对这种理念进行更进一步的验证[5]。

20世纪80年代末,A。Fowler将采用CODOG装置的护卫作为仿真研究对象,其中重点研究了柴油机与螺旋桨传动的配合过程,给出了由起航到全速前进、全速前进到全速倒退(急停)、半速前进到全速前进三种情况下的仿真结果,将结果与传统的混合计算机得到的计算结果相比较,对运用这一语言进行的仿真研究可行性进行论证,这标志舰船推进仿真装置技术挺近了一个全新的阶段。

时间来到上世纪90年代,舰船动力装置的仿真开发已经进入到全新的阶段。1996年,日本著名大学的Lan等教授在认真研究了前人经验公式候,他们对柴油机仿真模型有了更加新颖的见解,认为7个经验公式外加16个解析方程式就可以表达出柴油机仿真模型[6]。在前人的柴油机模型的基础上,对如何调控柴油机电子调速器,他们已经有了自己一套的成熟的处理方法。

上世纪80年代初,国内才开始研究如何利用计算机对在舰船推进装置进行仿真。许多高校和研究单位都从不同侧面和角度进行了研究工作,例如海军工程大学(原海军工程学院)、哈尔滨工程大学、上海交通大学、海军论证中心、武汉理工大学等。上述高校都对计算机仿真进行了深入的研讨,在船舶主机、船舶机舱的自动化、舰船轴系及螺旋桨控制系统设计等方面有了长足的进步。

上世纪80年代初,舰船推进系统仿真技术的研究工作已经在上海交通大学展开。论文网

80年代中期自行研制了第一台并行处理实时仿真机—-多微机仿真系统,使当时的计算机仿真工具得到了很大的改善,这套系统基本上能满足一般动力装置仿真研究的实时性要求。80年代末期,海军论证中心完成对某舰CODOG控制的非实时仿真,其中的柴油机模型和燃气轮机模型都是用以稳定工况为基点的片段线性化方法来建立的。其仿真的结果与国外某公司提供的仿真结果基本一致。

上世纪90年代初,查阅相关的柴油机资料,增压柴油机的准稳态数学模型被上海船用柴油机研究所建立起来,而且做了相关实验,实验的对象是一台MTU20V956柴油机,这台机器还带有可调距螺旋桨推进装置,分别在有负荷及无负荷两种条件下,利用上述模型进行了实时仿真,结论:运用准稳态模型对柴油机仿真,精度和速度都可以得到保障。而海军论证中心则做了其他的一些仿真研究,不仅研究了船用机桨匹配的动态特性,而且还对另一艘综合运输补给舰的船舶推进装置做了动态仿真,使用准稳态建模方法可以建立控制柴油机仿真模型、动力装置的监控仿真模型、推进轴系及螺旋桨模型和回转操纵动态模型。在计算机中建立该舰相关的仿真模型,可以监测这艘舰船是否稳态、直线航行的动态参数和舰船的回转机动性,从而进一步验证了该舰的动力推进系统的性能及可靠性[7]。

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