项目名称: 通航环境耦合作用的船舶动力系统能效提升灰色建模研究

项目编号: No.51479151

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 其他

项目作者: 毛树华

作者单位: 武汉理工大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 建立通航环境要素相互耦合作用的动力系统能效提升模型是提高船舶营运能效、实现节能减排的基础,需要确定影响船舶能效的主要因素,揭示多因素耦合作用机理,研究不确定通航环境与船舶工况对船舶动力系统能效的影响程度。考虑到能效影响因素具有灰性和模糊性,本项目将以灰色系统理论为基础,以船舶能效提升为目标,首先开展船舶通航环境的不确定性分析,确定基于海洋环境耦合作用理论的实海情景中风浪流与能效的非线性回归响应关系;其次建立以船舶能效营运指数为优化目标,以物流限制、速度均衡和安全营运等为约束条件的船舶能效动态提升模型,建模将分别从不同时空区段、多设备协调横向、多阶段纵向三个角度开展;最后将基于拓展的变分法与演化智能算法,探索灰色非线性优化模型求解新技术,制定复杂海洋环境下船舶自适应能效提升的航态最优控制策略。项目成果对发展和完善灰色系统理论,推动船舶动力系统能效管理和实现低碳营运具有重要意义。

中文关键词: 船舶动力系统;灰色优化模型;能效提升;环境要素;不确定性度量

英文摘要: Establing an energy efficiency improvement model based on sailing environment mutual coupling theory is the basis of improving the ship power system operating energy efficiency, as well as realizing the energy saving and emission reduction, it needs to determine the main factors influencing the ship energy efficiency, reveal multi-factor coupling mechanism, and researchs the influence degree of uncertainty sailing environment and working conditions on energy efficiency of ship power system. This projiet will be based on the grey theory, ,taking account of the energy efficiency influencing factors with grey and fuzzy characteristic. With the goal to improve the ship energy efficiency,firstly, we will carry out the uncertainty analysis of ship sailing environment in order to build the nonlinear regression response relationship among stroke, wave, flow and energy efficiency based on coupled theory in real sea scenario. Then we will construct ship energy efficiency improvment models with the energy efficiency operating indicator(EEOI) as the optimization goal, and logistical constraint, speed balance, and safe operation as the constraints. Modeling will be performed on the three views of different spatio-temporal sections, multi-device coordination horizontal and multi-stage vertical. Finally, we will explore new techniques for solving grey nonlinear optimization model based on extensive variation calculus and evoluted intelligent algorithms, and develop the optimal control strategy for ship adaptive energy efficiency improvement of sailing state in complicated marine environment. Project achievements have great significance for the development and improvement of grey theory, as well as promoting management of ship power system energy efficiency and realizing low-carbon operation.

英文关键词: ship power system;grey optimization model;energy efficiency improvement;environmental elements;uncertainty measurement

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