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随着温室气体的不断排放,全球气候逐渐变暖,极冷极热事件增多,厄尔尼诺现象频发,美国加州热浪,非洲蝗虫灾害,无一不在提醒着我们温室气体危机正在逐渐加剧。根据国际海事组织统计数据显示,对于占全球贸易量90%的海上运输来说,如果不采取控制措施,预计2050年海上运输的碳排放量将增加50%~205%,节能减排已成为航运业面临的重要课题。针对此现状,国际海事组织发布《船舶能效营运指数(EEOI)自愿使用导则》,将营运船舶实际航行中的二氧化碳排放量与货物周转量之比作为衡量船舶能效水平的标准,为船东监督和检验船舶节能减排状况提供了科学依据。在此背景下,为降低船舶主机油耗以及二氧化碳的排放,实现船舶的节能减排,本文主要进行了以下研究:(1)简述EEOI的制定原则与发展历程,分析EEOI理论计算公式,明确各参数涵义及适用范围,针对各数据收集及计算给出建议,并通过对比其他相关指数,总结其优点与不足。(2)运用船舶动力学原理分析船舶在风浪中的受力情况,按照阻力的物理现象对船舶受力进行分类,建立船舶阻力数学模型,并以实船进行实例验算。(3)针对船舶推进系统,分析船舶主机工作特性与螺旋桨工作特性,绘制螺旋桨敞水特性曲线图,根据船-机-桨三者传递关系建立主机油耗模型,在此基础上,结合《船舶能效营运指数(EEOI)自愿使用导则》建立基于EEOI的船舶能效优化模型,并以实船进行验算。(4)在前文研究的基础上,应用遗传算法和MATLAB软件设计船舶能效优化算法,以集美大学实习船为验证船舶,以船舶在各航次内的EEOI值为目标函数,以船舶实际航程及主机正常工作范围设定限制条件,经船舶能效优化算法验算,船舶采用建议航速航行时,EEOI值将减少0.3%~1.1%,主机油耗减少约0.02t~0.67t。针对已投入运营的船舶,本文建立了基于EEOI的船舶能效优化模型,设计了船舶能效优化算法,并以实船进行了验算。验算结果表明,通过能效优化可以降低船舶单位周转量下的二氧化碳排放量和主机油耗量,实现了船舶的节能减排,为船员操船以及船公司的运营提供了参考。