ABB、Deltamarin和VTT模拟和优化船舶能量流

增加船舶的载货能力可以降低单位运营成本，但大型船舶需要更复杂的发电厂，配备更复杂的机械、电气、液压和热工液压子系统。由于这些子系统的行为是相互依存的，因此提高一个子系统的性能实际上可能会降低总体效率因此，新船和现有船的推进系统、主动力系统、所有辅助设备以及冷却和加热系统的选择和尺寸确定是一个具有挑战性的优化问题。

过去，工程师使用电子表格来计算部件尺寸的范围，但他们发现这种方法有几个缺点。电子表格在项目中并不总是可重用的，同事们发现它们很难检查和理解。这种方法不适用于在不同船速、吃水深度或联合国的情况下分析系统在风力、海况和其他运行条件下。电子表格不适合进行动态分析，并且不能与海上测量的数据进行比较，也不能用于开发控制系统。

为了理解和识别不同子系统之间的相互作用，Deltamarin、ABB和VTT需要使用机械、电气、液压、热力、气动和热工液压组件对整个船舶能量流进行建模。然后，他们需要模拟此多域物理模型以执行系统级优化。

ABB、Deltamarin和VTT的一小队工程师使用Simulink和Simscape构建了船舶能量流模拟器。在Simulink中，该团队创建了一个顶级模型，包括主机、柴油发电机、交流电（AC）、金宝app螺旋桨、冷却水和蒸汽子系统。

该团队使用来自机械、电气、热力、气动和液压领域的Simscape模块，基于第一原理开发了组件模型。他们使用从实际船舶系统获取的测量值来设置模型中的参数值，并验证仿真结果。

VTT的研究科学家邹光荣（音译）说：“基于第一性原理创建模型的一个优点是，模型易于理解。即使我们没有充分验证的测量数据，我们也可以清楚地看到Simscape模型的工作情况。”

使用Simscape语言，他们定义了三个自定义物理域thermalfluid、steam和electrical AC，并基于这些域定义构建了新Simscape组件库，包括一个包含50多个组件的新thermalfluid库。

该团队开发了MATLAB脚本来自动配置模型和模拟运行。他们还使用MATLAB生成绘图和后处理模拟结果。

为了满足使用电子表格执行能量平衡方程的船舶设计师的需求，该团队构建了一个模拟器界面，使设计师能够在Microsoft中提供模拟输入并查看模拟输出^®擅长^®.

该集团为游轮、集装箱船和其他船型进行了能量流模拟建模和执行，ABB将该模拟器与船载能量监测和管理（EMMA）一起使用™) 了解现有船舶效率的系统。