一种基于数字孪生的新能源船舶系统级多能流集成与设备级结构优化框架设计方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于数字孪生的新能源船舶系统级多能流集成与设备级结构优化框架设计方法，具体包括以下步骤：S1：系统级多股能量流体热工能流网络设计，将船舶系统中各设备中参与能量转换的各股能量流体组成系统级多股能量流体热工能流网络：S2：设备级热工水力结构仿真模型构建，利用数值仿真软件建立船舶系统中各设备的三维结构；S3：两级间数字孪生交互数据耦合传递，在系统级多股能量流体热工能流网络和设备级热工水力结构仿真模型之间进行数字孪生交互数据耦合传递。本发明专利技术有助于深度开发在大规模非线性、设备复杂多样、能流交互耦合情况下舰船动力转换系统的节能减排潜力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的新能源船舶系统级多能流集成与设备级结构优化框架设计方法


[0001]本专利技术涉及智能新能源船舶系统设计制造领域，具体而言，尤其涉及一种基于数字孪生的新能源船舶系统级多能流集成与设备级结构优化框架设计方法。

技术介绍

[0002]国际海事组织近年来制定了一系列的船舶节能和减排措施，从排放的被动应对转为主动防控到鼓励动力系统设计和建造技术革新等。中国作为国际海事组织A类理事国，如何进一步开展绿色船舶新技术、加强海事舰船的节能减排战略性部署是对现代船舶动力系统及设备的节能研究提出了新的挑战。动力转换系统和相关换热设备是担负着全球85％的货物运输船舶动力核心的重要组成部分，在为船舶提供能源动力的同时，还关系到船舶的运行稳定性、安全性、节能、经济等因素。因此，如何从科学角度出发研究动力系统及相关设备多尺度能量分配、集成仿真与数据交互协同理论技术，已成为推进高耗能船舶系统设备节能减排的关键问题之一。
[0003]现代大型舰船动力能量转换系统指的是为船舶提供推动力、电能、冷热能等各种能量流以及输送、存储这些能量流所需的各种设备和系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的新能源船舶系统级多能流集成与设备级结构优化框架设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：系统级多股能量流体热工能流网络设计将船舶系统中各设备中参与能量转换的各股能量流体组成系统级多股能量流体热工能流网络，系统级多股能量流体热工能流网络用于确定船舶系统的初末工况以及连接船舶系统中各设备内的能量流体，通过一维分布参数法完成系统级多股能量流体热工能流网络设计：首先，令船舶系统中所有冷流体为t
C
，所有热流体为T
H
，进入和流出船舶系统分别通过上标in和out表示，热流体和冷流体的计数分别用下标i和j表示，系统级多股能量流体热工能流网络通过下式表示：其中，Q
H
和Q
C
代表外界的热源和冷源，CP表示热流体的比热容，cp表示冷流体的比热容；然后，利用一维分布参数法表示上式的外界工艺条件：然后，利用一维分布参数法表示上式的外界工艺条件：然后，利用一维分布参数法表示上式的外界工艺条件：其中，AP为系统冷、热流体进出口温度所对应的最逼近的位置，下标C和H分别对应冷流体和热流体，上表P表示逼近点；
△
T
min
为最小平均温差；T
p
为系统冷、热流体进出口温度最逼近的点，且S2：设备级热工水力结构仿真模型构建利用数值仿真软件建立船舶系统中各设备的三维结构，然后对三维结构进行网格划分，最后根据已知的初始边界条件，通过计算能量守恒、动量守恒、质量守恒方程获得船舶系统中各设备内部温度场、压力场、速度场的描述；S3：两级间数字孪生交互数据耦合传递在系统级多股能量流体热工能流网络和设备级热工水力结构仿真模型之间进行数字孪生交互数据耦合传递，使系统级多股能量流体热工能流网络和设备级热工水力结构仿真模型之间形成数据共享，将系统级系统级多股能量流体热工能流网络与设备级热工水力结构仿真模型中的各设备之间的连接关系虚拟化，形成两级间数字孪生的映射关系，具体映射关系表示为：f1(a1,b1,c1.....x1,y1,z1)
e
＝f
s+1
’
f
s+1
’
＝f2(a'1,b1',c'1.....x1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，韩凤翚，纪玉龙，李文华，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：