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大型水面舰艇动力系统预研仿真

产品名称

大型水面舰艇动力系统预研仿真

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产品描述

一、仿真对象简介

  某大型水面舰艇动力系统由增压锅炉、汽轮机、传动设备、螺旋桨(定距桨或调距桨)以及舰船本体所组成。由于它本身是一个复杂的非线性系统,无法用常规的分析方法计算它在各种机动工况下的动态特性,而借助于陆上试验和海上试验则费时长、投资多、风险大、且受到各种条件的限制。为此,采用计算机仿真实验的手段,对其总体性能进行预测和评估。

二、仿真系统简介

  以PC机和局域网为硬件基础,基于SimuWorks开发和运行,仪表显示及操作界面用人机界面软件SimuMMI实现,系统体系结构如下图所示:

系统体系结构

三、系统建模过程

  下面以增压锅炉系统为例介绍建模过程。

  空气经压气机压缩后,温度与压力被提高,沿空气通路送入锅炉炉膛内与燃料混和,在接近等压的状况下燃烧。从炉膛出来的高温烟气在与对流蒸发受热面、蒸汽过热器受热面和内部经济器受热面换热后,经烟气净化器净化进入烟气涡轮机内膨胀做功。涡轮机与压气机同轴连接,涡轮机输出功率并带动压气机工作,最后从涡轮机出来的烟气直接排入大气中。

  锅炉内部有几种不同性质和不同状态的介质,同时发生多种化学反应和多种物理过程。在锅炉内部进行的各种过程之间往往存在着交叉影响。更为复杂的是汽包内汽水分离过程。正由于锅炉设备庞大、系统复杂、参数繁多、交叉影响多,因而描述它们的数学模型也必然十分复杂。增压锅炉是一个结构复杂,关联机构众多的设备,在建模时,通常将锅炉分为锅炉本体、汽水系统等几个典型的子系统,分别建立各子系统的数学模型,再将各子系统模型连接为锅炉整体模型。

  SimuWorks集成了大量模块库,其中用于舰船动力系统的专用模块库如下图所示:

图示描述已自动生成

舰船动力系统模块库

  使用图形化自动建模工具SimuBuilder,通过选择和绘制模块,并按实际运行过程将模块连接起来,就建立了该系统的仿真模型,如下图所示:

DL1.jpg

增压锅炉系统模型组态图

四、仿真系统调试

  由于采用图形化的建模方式,可以方便地对系统的组态进行修改,并可以不经编译直接运行,大大方便了模型的修改和调试。

  平台还提供了强大的数据动态显示和在线修改功能,可使用多种可视化的方法显示动态数据,能随时对数据库中的任意数据进行在线修改,并可在模块级别实现冻结、解冻、断点设置、单步执行、源代码调试等,与传统的建模方式相比,显著加快了系统的开发速度。

五、仿真结果验证

  1)根据设计资料搭建系统整体模型。部分重要设备已处于试验状态,能获取部分重要参数的试验数据,这部分参数按实际数据输入;

  2)测试控制系统方案的可行性;

  3)考察改变舰船运行外界环境对系统的影响;

  4)改变舰船使用燃油参数,考察其对主要控制参数及运行性能的影响;

  5)对某些现象或事故的原因相关单位给出了解决方案或理论分析,需要在仿真装置上进行检验,论证;

  6)变换运行档位目标,进行正车倒车运行试验。

  综上所述,仿真平台SimuWorks在仿真系统的开发中,提供了优秀的支撑环境和工具,使仿真系统的开发趋于规范化和系统化,为复杂武器系统仿真提供了强有力的技术支撑。

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