(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877569.0 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 江南造船 （集团） 有限责任公司 地址 201913 上海市崇明区长兴江南大道 988号 (72)发明人 龚梅杰　陈庆华　张斌　卞修涛　 肖文　邹超　 (74)专利代理 机构 上海光华专利事务所(普通 合伙) 31219 专利代理师 雷绍宁 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 113/14(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种船舶管路系统建模仿真方法、 计算机存 储介质及设备 (57)摘要 本申请涉及船舶技术领域， 具体而言， 涉及 一种船舶管路系统建模 方法、 计算机存储介质及 设备。 在船舶管路系统论证、 设计、 建造、 调试等 不同阶段， 面向对负责船舶管路系统动态运行特 性的具体仿真与计算需求， 本申请以参数化的方 法快速建立船舶管路系统仿真模 型， 通过建立模 型库、 工质 物性参数库， 可 以根据实际船舶管路 系统选择模 型库中的图形化模块， 形成拓扑关系 图， 然后对 船舶管路系统进行参数化设置和建立 边界参数， 然后进行仿真计算， 实现对具体对象 复杂船舶管路系统的快速仿真， 针对不同的复杂 船舶管路系统， 能够选用模型库中不同的模型和 工质物性参数库中对应的工质参数， 增强船舶管 路系统建模仿真方法的通用性， 具有良好的、 广 泛的适用性。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115146392 A 2022.10.04 CN 115146392 A 1.一种船舶管路系统建模仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)建立船舶管路系统参数化模型库： 船舶管路系统中的管路组件包括管路和管路连接 件， 建立通用的管路组件仿 真模型库， 以此作为建模仿 真的基础； 针对管路组件仿 真模型库 中的每一类管路组件， 根据一维流动特性进行抽象， 以实际一维流动的物理过程为基础进 行数学建模， 经过数学建模及抽象得到各管路组件的参数化模型， 各管路组件的参数化模 型形成参数化模型库， 将各 管路组件形成图形化模块； 建立船舶管路系统工质的物性参数形式， 形成船舶管路系统的工质物性参数库， 以针 对需要建模仿真的船舶管路系统能够选取需要的工质和物性； 2)根据实际船舶管路系统中管路组件的连接关系， 以步骤1)中所形成的图形化模块为 基础进行连接， 构建拓扑关系图， 形成船舶管路系统的系统仿 真模型； 建立连接组件之 间连 接关系的参数形式， 连接关系的参数形式包括管路组件之间的连接关系参数、 管路组件之 间的传递关系参数； 3)针对步骤2)中形成的船舶管路系统的拓扑关系图， 建立系统仿真模型的输入参数形 式， 所述输入参数 形式包括结构参数、 初始参数， 以能够对各 管路组件进行参数化设置； 4)根据船舶管路系统的属性设置步骤2)中系统仿真模型的边界参数， 边界参数包括流 量边界和压力边界， 压力边界用于向外传递压力参数， 流 量边界向外用于传递 流量参数； 5)构建完成系统仿真模型并进行船舶管路系统的动态特性仿真计算， 建立仿真输出参 数形式， 仿真输出参数 形式包括随时间变化的输出参数。 2.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 在步骤1)中， 船舶 管路系统的工质包括水、 油、 空气， 所述工质物性参数中， 水有汽相、 液相两种相态， 油包括 燃油、 润滑油。 3.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 在步骤2)中， 所述 拓扑关系图包括管路之间的连接， 管路连接件以连接节点形式表示， 连接节点用于检查需 要连接的管路与管路起始点 坐标是否一致。 4.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 在步骤2)中， 以船 舶管路系统的三维空间坐标为基础构建拓扑关系图。 5.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 步骤3)中， 结构参 数包括直径、 壁厚、 粗 糙度、 三维空间坐标， 初始参数包括初始流 量、 初始压力。 6.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 步骤4)中边界参数 与还包括内部边界， 内部边界包括各个管路之间的连接节点， 内部边界用于传递船舶管路 系统内部计算所需参数。 7.根据权利要求1所述的船舶管路系统建模仿真方法， 其特征在于， 船舶管路系统建模 仿真方法还包括参数化扩展修改的步骤， 根据船舶管路系统的实际条件， 按照步骤1)至步 骤4)中的内容对 模型库和参数进行扩展修改。 8.一种计算机存储介质， 其特征在于， 其存储有计算机程序， 该程序被处理器执行时实 现权利要求1至7中任一项所述的船舶管路系统建模仿真方法。 9.一种计算机设备， 其特 征在于， 包括： 存储器及处理器， 所述存储器存储有计算机程序， 该程序被处理器执行时实现1至7中 任一项所述的船舶管路系统建模仿真方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115146392 A 2一种船舶管路系统建模仿真方 法、 计算机存 储介质及设 备 技术领域 [0001]本申请涉及船舶技术领域， 具体而言， 涉及一种船舶管路系统建模方法、 计算机存 储介质及设备。 背景技术 [0002]这部分中描述仅提供与本公开有关的背景信息且可以不构成现有技 术。 [0003]船舶动力装置的船舶管路系统构成复杂， 实际船舶管路系统由大量的管路及管路 连接件组成， 在船舶建造的过程中， 船舶管路系统约占全船建造工作量的百分之二十。 大部 分设备通过船舶管路系统进行连接、 输送工质。 船舶管路系统需要通过复杂的论证、 设计、 建造、 调试等工作， 才能满足船舶动力装置的实际需求， 因此， 需要通过仿真的手段进行论 证。 首先从一维系统层面对船舶管路系统进行建模， 在此基础上开展一维系统流动特性运 行仿真及计算， 继而对船舶管路系统的动态运行特性进行充分的了解和认识。 船舶动力装 置的管路系统构成复杂， 实际运行涉及多种工质、 多种物理状态， 存在多种复杂异构形式组 件。 一些大型复杂船舶管路系统， 涉及三维空间的布置， 长度较长， 空间宽度大， 走向复杂。 一般而言， 船舶动力装置管路系统需要进行调试之后方可进行运行， 且在实际的调试运行 阶段， 需要借助仿真的手段对其动态运行特性进行充分探索。 当前一些商用软件在进行仿 真建模时， 其适用范围较小， 且在进 行其他不同船舶动力装置的管路系统建模仿 真时， 往往 需要进行大量的修改。 发明内容 [0004]本申请实施例的目的在于提供一种船舶管路系统建模仿真方法， 用于提高对船舶 管路系统建模仿真的通用性。 [0005]本申请实施例的另一目的还在于提供一种上述船舶管理系统建模仿真方法的计 算机存储介质及计算机设备。 [0006]第一方面， 提供了一种船舶管路系统建模仿真方法， 包括以下步骤： [0007]1)建立船舶管路系统参数化模型库： 船舶管路系统中的管路组件包括管路和管路 连接件， 建立通用的管路组件仿 真模型库， 以此作为建模仿真的基础； 针对管路组件仿 真模 型库中的每一类管路组件， 根据一维流动特性进行抽象， 以实际一维流动的物理过程为基 础进行数学建模， 经过数学建模及抽象得到各管路组件的参数化模型， 各管路组件的参数 化模型形成参数化模型库， 将各 管路组件形成图形化模块； [0008]建立船舶管路系统工质的物性参数形式， 形成船舶管路系统的工质物性参数库， 以针对需要建模仿真的船舶管路系统能够选取需要的工质和物性； [0009]2)根据实际船舶管路系统中管路组件的连接关系， 以步骤1)中所形成的图形化模 块为基础进 行连接， 构建拓扑关系图， 形成船舶管路系统的系统仿 真模型； 建立连接组件之 间连接关系的参数形式， 连接关系的参数形式包括管路组件之间的连接关系参数、 管路组 件之间的传递关系参数；说　明　书 1/5 页 3 CN 115146392 A 3