舰船用蒸汽动力装置一般由主锅炉、涡轮增压机组、汽轮机、各型独立汽轮辅机、冷凝器、舰船蒸汽动力系统凭借单机功率大、安全可靠性高、研制周期短、使用寿命长、振动噪声小、燃料种类广、造价低、制造运营经验丰富等一系列优势被应用于大型舰船^[1-2]。并且在蒸汽动力系统里面，系统的组成结构极其复杂，因此蒸汽动力系统仍然是目前研究的重点与难点。

蒸汽动力系统主要由调车装置、减速齿轮箱、轴系、给水预热和除氧器、控制与监测系统、辅助设备等组成。以水蒸汽作为工质的动力系统称为蒸汽动力系统。在蒸汽锅炉系统中，系统把燃料中储存的化学能转变为高温的烟气,烟气加热工质，使工质转换为符合一定压力和温度要求的蒸汽,一部分蒸汽送入主汽轮机后转变成机械能带动螺旋桨运动做功,螺旋桨得以推动船舶航行；另一部分蒸汽推动风机等辅助装置做功,保证船舶在各种工况下的能量需要^[3-5]。

早在19世纪初，英国科学家瓦特发明了蒸汽机，从此将人类带入了蒸汽时代。蒸汽时代开始于19世纪初，结束于19世纪70年代。由于蒸汽动力装置的一些特点，使它成为我国重要的船用动力核心之一。我国是航运大国，也是造船强国，我国一直在致力于升级蒸汽动力系统。早在解放之前，我国的船舶主要是采用比较落后的往复式蒸汽机，之后随着我国经济实力的提高，开始从国外引进蒸汽动力设备，经过漫长的发展，我国自主研制了“红旗号”等汽轮机用于民船建设中，“远望号”汽轮机运用于军事建设中，蒸汽动力装置开始了向核能利用方面发展^[6]。虽然我国在蒸汽动力发面起步晚、起点低，但是随着我国的经济以及工业技术的快速发展，我国在此方面的研究中与西方发达国家的差距正在不断拉近，并且在这方面有着很好的发展潜力和前景。

在国外，早在1780年法国人建造了一艘蒸汽机轮船；美国人于1790年制造出了一艘多浆式蒸汽船；1892年，前俄罗斯人制造了用于试验的汽轮机装置；1939年英国人制造了类似现今螺旋桨的装置；1955年美国制造了世界上第一艘核潜艇；1973 年以来英美日等国家先后宣布舰用推进装置采用全燃化；前苏联于1981年制造了一批蒸汽动力舰船；21世纪，日本制造了由蒸汽轮机提供动力、由电脑进行控制的综合性的船海系统^[7-9]。

在过去几年中，人们越来越关注提高航运业务的可持续性。航运在全球经济中扮演着非常重要的角色，全球90％的贸易都是通过船舶运输的^[10]。虽然船舶运输被认为是最环保的运输方式之一^[11]，但由于航运业务的规模，人们对提高环境可持续性给予了极大的关注^[12-13]。全球航运占全球二氧化碳排放量的约3％^[14]。而且船舶蒸汽动力系统对资源的利用效率较低，因此会导致船舶的续航能力差；装置复杂，机械和设备多，占用了船体许多营运排水量；机动性差，消耗的燃料多^[15]，故需要对此进行研究以达到提高燃料利用效率的目的。建立仿真模型是科研中最常见的方法。仿真又叫模拟，它不是直接对系统进行研究，而是通过模拟的方法建立一个能反映该系统特点的模型，对模型进行科研研究，通过对研究时的过程现象以及模拟结果的分析，进而得出该系统的结论。仿真一般包括三个要素系统、模型和计算机。联系这三个要素的有三个基本活动对象数学模型建立、仿真模型建立、仿真试验。仿真完成后，通过对仿真结果以及数据的分析，找到改进系统的方法，用来达到提高燃料的利用效率，减少资源的浪费以及减少环境污染，达到节能减排的目的。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

本文主要是通过分析国内外的蒸汽动力系统发展现状，对蒸汽动力系统进行研究；完成蒸汽动力系统的发展现状及应用调研、蒸汽动力系统的结构和工作原理分析、建立蒸汽动力系统仿真模型进行仿真、根据仿真结果分析蒸汽动力系统的优缺点等。

2.2 研究目标

通过对蒸汽动力系统进行仿真，学习和深化相关理论知识并学会使用相关软件；通过仿真得出的结果，对蒸汽动力系统能源利用效率低等问题进行分析讨论，为蒸汽动力系统的改进提供理论指导。

2.3 技术方案和措施