1．目的及意义

1.1目的及意义

邮轮旅游是当今世界旅游业中发展最快的市场，对拉动经济增长具有显著作用。随着邮轮旅游业的日益发展，对邮轮设计制造、操作运行的要求越来越高。蒸汽系统是邮轮的核心部分之一，其所构成的热力系统不仅庞大，且结构和热力过程十分复杂，对邮轮安全、经济和稳定运行起着重要作用 ^[1-3]。

邮轮蒸汽系统的任务是将锅炉产生的蒸汽按不同压力的需要，送至各用气设备，一部分送至油舱油柜，供加热之用；另一部分送至空调设备及其他生活杂用。相比陆上其他蒸汽系统，邮轮蒸汽系统中的锅炉要求更为严格，邮轮锅炉要能在大风浪的环境中安全可靠运行，有较高的经济效率，并且在特定的条件下具有最小的重量和外形尺寸以及最大的蒸汽产量等^[4]。因此，需要结合实际研究邮轮蒸汽系统的热力学特性，尤其是锅炉的热力学特性，为邮轮设计安全、高效的蒸汽系统

同时，邮轮因其船上人员密集等原因，能源消耗和废物排放都比同吨量船舶大，对环境产生的威胁大。在当今世界对排污控制越来越严格的大趋势下，研究蒸汽动力系统，提高蒸汽系统地效率，可以降低排放，保护环境^［5］。

综上所述，加强对邮轮蒸汽系统热力学特性的分析，深入了解和掌握其运行中的动态性能，对指导大型邮轮蒸汽热力系统的操作运行及设计都具有重要意义^［6］。

1.2国内外研究现状分析

对邮轮蒸汽系统进行热力学特性分析，一般采用计算机仿真模拟技术。在船舶领域，国外对计算机仿真技术的应用研究始于20世纪60年代末，70年代取得重大进展，到80年代，计算机仿真已作为一门十分成熟的技术应用于船舶领域的各方面。目前从船舶本身的论证、设计、试验到与船舶有关的各个系统的配置、设计，甚至船舶用途效能和生存能力的评估等，计算机仿真都发展成为重要且必不可少的工具和手段^[7]。我国自20世纪80年代初才开始进行船舶领域的计算机仿真应用研究，其进展速度甚快。

对于蒸汽系统的研究，国内外对于蒸汽系统的核心设备，即锅炉（蒸汽产生设备）研究最多，对其他方面研究较少。1958 年，Chien 等人在最先对锅炉工作过程进行了数学描述，并在电脑中模拟仿真了模型的动态过程^[8]。20世纪70年代末，德国Stuttgart大学开发了一种针对火电锅炉机组在大功率状态下变动工况运行特性分析的非线性模型及相应的计算机软件，并于1984年获得阶段性的实验验证^[9]。Z．Liao 和 F.Parand建立了热水锅炉的数学模型并在 Simulink 中进行仿真，根据锅炉中热力学关系列出守恒方程，经过对不同工况实验数据修正后，得出了相应结果，其能够准确对锅炉的动态过程进行仿真^[10]。Turgay Koroglu以核蒸汽发生器为对象，用分离参数法为蒸汽发生器实际工况分析提供了理论依据^[11]。

近年来，国内对锅炉仿真也取得了一定进展。徐芝德建立了大型油轮燃油锅炉系统的仿真模型，用可视化应用程序开发工具Visual Basic进行了仿真研究和建模^[12]。宋京凯基于分布参数热工对象的集总参数化动力学模型，对自然循环蒸汽发生器进行了控制体划分并建立了数学模型，并用MATLAB/SIMULINK仿真软件对其进行了仿真^[13]。姜洋针对增压燃烧的特点，考虑了对流换热因素在炉膛计算中的影响，通过正反平衡校核对锅炉效率进行动态计算，实现了变工况下的增压锅炉传热计算^[14]。