基于纵倾优化的船舶能效研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 15次 | 上传用户:hamainini
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在环境污染日益加剧、营运成本不断高涨的背景下,节能减排已成为航运业首要的战略措施。为此,IMO提出以EEOI作为客观衡量营运船舶能效水平的新标准。本文选取一艘定转速航行模式的灵便型油轮为目标船,采用Fluent数值计算和Simulink建模仿真的方法,分析主机转速、船舶吃水及纵倾的变化对目标船营运能效的影响,并计算提高目标船营运能效水平的最佳纵倾,为营运船舶的节能减排探寻一种有效的新方法。首先,建立目标船船模的数值拖曳水池,利用Fluent对RNG k-ε湍流模型、雷诺时均方程RANS及基于VOF多相流的Open Channel模型进行迭代计算,并通过三因次法的实船阻力换算,获得目标船在不同浮态下满足工程精度要求的静水航行阻力。其次,通过船体运动模块、阻力模块、推进系统模块及EEOI模块,建立能确定目标船主机转速n-船舶航速Vs-EEOI间对应关系的Simulink准稳态仿真模型。最后,利用目标船的实船数据对模型准确性进行验证,并对目标船营运能效做定量的优化分析。计算结果证明:在航期允许范围内,减速和满载航行是降低EEOI的重要措施;在目标船主机额定转速的86%-90%之间,存在转速n-EEOI的相对不敏感区;在船舶装载量较少情况下,降转速航行的节能效果更突显;在艉倾0-4.5m范围内航行均有助于降低目标船EEOI,而IMO相关公约规定其安全艉倾操纵范围为0-2.61m,经计算其最佳纵倾为艉倾2.61m;目标船以最佳纵倾航行,静水阻力可减少1.9%左右,EEOI值可降低0.8%。本文对目标船营运能效的优化方法适应于在建和在航的大部分船舶,且相对快速、便捷。论文中提出的提高营运能效具体方法,操作性强,对节能减排有重要参考价值。
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