基于NURBS的三维船体曲面重构

针对重大件货仿真系统中船体曲面造型问题，给出了基于NURBS(非均匀有理B样条方法)技术重构船体曲面的主要步骤。对于给定的船舶型值点，用累加弦长参数化方法构造节点矢量，用非均匀有理B样条方法进行横剖线和水线的全局插值，并构造出规整的船体曲面的插值点网格，进而重构出以NURBS为统一数学表达式的船体曲面。仿真结果表明应用NURBS方法重构出的三维船体具有高度真实感。     

基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控

为了在自由曲面上生成形状规整、大小可控的三角形网格，提出一种基于气泡运动模型的网格自动生成方法. 将适量的网格点布置在离散化的曲面上，并模拟为弹性气泡. 引入气泡间的相互作用力和曲面对气泡的吸附力，得到各气泡的运动控制方程. 采用数值方法近似求解气泡系统的平衡状态. 将平衡后的气泡中心用曲面Delaunay法连接成曲面上的三角形网格. 在气泡模型中，通过相对半径函数控制各气泡的相对大小，进而实现对网格大小的调控. 通过在相对半径函数中考虑气泡中心到特定点或线的距离、参考线或曲面的曲率等因素的影响，生成网格大小与曲面特征相适应的三角形网格. 6个算例结果表明，该方法生成的网格形状规整、疏密有致，其形状质量指标都高于0.97；该方法为网格结构的设计提供了参考.      

流线型列车头部设计制造一体化方法

为了确保流线型列车头部结构与外形一致,分析了流线型头部外形与结构特点,在Auto-CAD的ARX、Ⅰ-deas的OpenⅠ-deas平台上,提出了流线型列车头部外形与结构设计制造一体化方法。它包含三个模块:一是应用非均匀有理B样条(NURBS)曲线曲面造型原理进行外形设计;二是应用NURBS曲面的求交理论和三维几何造型技术进行结构设计;三是采用NURBS曲线的线段拟合理论编制结构平面曲梁数控加工模块。实验表明该方法能按照人们的意志自由、快速地设计复杂的流线型列车头部外形,自动生成以平面曲梁构成的网格状头部结构,并针对不同的数控切割设备,生成相应的平面板梁数控加工文件;将过去传统的由设计、工艺、加工等多部门协作耗时的工作,集中由计算机自动完成,实现了列车头部设计制造一体化的重大变革。     

样条空间S1／3（△）上曲面的一种数值表示和逼近

在已知散乱点集三角剖分的基础上，引进了多边形元，并找到了在多边形元上一种插值适宜的充要条件，从而和原来的三角形元、四边形元混合起来，构成了一种新的三次插值样条空间，并利用Ｂ－网的方法，给出了曲面的一种数值表示和误差估计。     

基于区域递归分解算法的四边形网格生成技术的研究

基于区域递归分解算法是一种有效的四边形网格生成算法，能较好地运用于复杂的单连通和多连通图形区域，自动化程度高．文中修正Sarrate提出的算法，描述程序实现的具体过程．原算法对六节点子区域的剖分效果不理想，文中就此提出了区分和剖分各类六节点子区域的方法，提高了算法效率，并给出网格生成实例．     

一种面积加权的半边折叠网格简化算法及其递进网格构造

以二次误差度量方法的边折叠为基本方法，实现一种面积加权半边折叠三角形网格模型简化的算法．该算法除了考虑顶点周围三角形的法向量外还考虑其他几何特征如三角形面积等来计算边的折叠代价，能够有效地对网格模型进行简化；采用递进网格表示方法存储网格信息，能够生成连续的细节层次模型，支持模型的多分辨率表示、任意精度简化等操作．文中还给出了应用实例和分析数据。     

基于CFD船体贴体网格剖分

本文对船体贴体网格进行了剖分,所得网格可用于船舶CFD数值计算.列出了网格质量的判定标准,给出了判定参数的计算方法和意义.进而用ICEM CFD剖分了船体网格,并给出了结构网格、非结构网格、混合网格的剖分流程和剖分时的注意事项.S60船体结构较为简单,采用结构网格;集装箱船体结构较为复杂,采用非结构网格.结果表明,生成网格质量较高.     

适于自适应网格加密的数据结构和算法

在简述四叉树网格自动生成方法的步骤和特点的基础上，提出了一种适合局部网格加密的数据结构和算法。基于这种数据结构和算法，可以很容易地利用四叉树网格法对局部网格进行修正，并能保证粗细单元之间的有效过渡。这个特点在自适应ｈ－方案中是十分重要的。本文最后给出了三个性能测试例子，验证了该数据结构和算法的有效性。     

未标定图像序列的隐式曲面重建方法

为了提高未标定图像序列三维重建得到的几何模型的质量,提出特征点检测算法,以得到更多的匹配点.其主要思想是在首帧图像指定密集的网格,在网格点附近确定最容易跟踪的特征点,利用迭代方法得到子像素精度的特征点坐标,然后用稀疏特征集的金字塔Lucas-Kanade光流跟踪算法跟踪这些特征点,再用自标定算法,重建出相对均匀和稠密的三维点云,最后利用基于径向基函数(RBF)的隐式曲面重建算法,生成目标的表面模型. 多个图像序列的重建结果表明,本方法对纹理丰富的场景能够获得较好的重建结果.     

带约束的动态Delaunay三角剖分算法研究

根据传统的三角网格生长算法和数据点渐次插入算法,改进了带约束的动态Delaunay三角剖分算法,进一步得到了优化三角网格的动态三角剖分算法,改进了以往三角剖分算法必须知道所有顶点后才能进行剖分的缺点,并引入合理的约束边插入算法,使得最终三角网格达到最优.     

Prediction of hydrodynamic forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water using a high-order panel method

A three-dimensional high-order panel method based on non-uniform rational B-spline (NURBS) is developed for predicting the hydrodynamic interaction forces on a moored ship induced by a passing ship in shallow water. An NURBS surface is used to precisely represent the hull geometry. Velocity potential on the hull surface is described by B-spline after the source density distribution on the boundary surface is determined. A collocation approach is applied to the boundary integral equation discretization. Under the assumption of low passing speed, the effect of free surface elevation is neglected in the numerical calculation, and infinite image method is used to deal with the finite water depth effect. The time stepping method is used to solve the velocity potential at each time step. Detailed convergence study with respect to time step, panel size and Green function is undertaken. The present results of hydrodynamic forces are compared with those obtained by slender-body theory to show the validity of the proposed numerical method. Calculations are conducted for different water depths and lateral distances between ships, and the detail results are presented to demonstrate the effects of these factors.     

组合曲线的NURBS表示及其应用

NURBS广泛地应用在曲线和曲面设计中，利用NURBS曲线的升阶和插值方法，给出组合曲线包括直线段、二次曲线段及自由曲线段的NURBS表示的一种方法，并给出它在船舶型线设计中的应用。     

薄膜型LNG船船体结构晃荡强度研究

船体结构晃荡强度评估是保证薄膜型LNG船（No96型）安全航行的重要环节.参考一般液货船舶及薄膜型LNG船绝缘层晃荡强度评估方法,结合其自身特点,提出完整的针对No96型LNG船船体结构的晃荡强度评估方法.以某薄膜型LNG船为例进行了晃荡强度评估整个流程计算,并针对膨胀珍珠岩密度展开讨论.     

Geometry modeling of ship hull based on non-uniform B-spline

In order to generate the three-dimensional (3-D) hull surface accurately and smoothly, a mixed method which is made up of non-uniform B-spline together with an iterative procedure was developed. By using the iterative method the data points on each section curve are calculated and the generalized waterlines and transverse section curves are determined. Then using the non-uniform B-spline expression, the control vertex net of the hull is calculated based on the generalized waterlines and section curves. A ship with tunnel stern was taken as test case. The numerical results prove that the proposed approach for geometry modeling of 3-D ship hull surface is accurate and effective.     

Method to calculate resistance of high-speed displacement ship taking the effect of dynamic sinkage and trim and fluid viscosity into account

A method is presented to calculate the resistance of a high-speed displacement ship taking the effect of sinkage and trim and viscosity of fluid into account. A free surface flow field is evaluated by solving Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with volume of fluid (VoF) method. The sinkage and trim are computed by equating the vertical force and pitching moment to the hydrostatic restoring force and moment. The software Fluent, Maxsurf and MATLAB are used to implement this method. With dynamic mesh being used, the position of a ship is updated by the motion of ??ship plus boundary layer?? grid zone. The hull factors are introduced for fast calculating the running attitude of a ship. The method has been applied to the ship model INSEAN2340 for different Froude numbers and is found to be efficient for evaluating the flow field, resistance, sinkage and trim.     

船体外板冷弯成形回弹数值模拟关键技术研究

如何精确的预测出回弹量在船体外板冷弯成形中是一个非常关键的因素,有限元数值模拟技术的引入,为推动回弹问题的解决提供了有利的工具.文章基于船体外板多点成形技术冷压成形的回弹数值模拟的数学模型的建立问题,重点介绍了本构模型、单元类型、数值计算方法的选择及接触与摩擦的处理等,为后续的回弹模拟研究奠定了基础.     

基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

为准确预报规则波浪中船舶的运动, 提出基于四叉树划分的自适应网格法, 以生成船舶瞬时湿表面, 在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力; 对于与波面相交的面元, 由于F-K力在波面处剧烈波动, 采用四叉树划分法进一步细分面元; 基于线性理论, 采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力; 为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差, 舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项, 并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明: 对低于瞬时波面以下的船体部分, F-K力非线性法所需面元数更少, 为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外, 舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%, 因此, 舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果; 当入射波波幅为0.018 m, 波长与船长比为1.25时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%, 波长与船长比为2.00时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%, 可见, 采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。      

面向数控加工的船模曲面三维造型方法

为了最大限度地利用船模曲面的三族型线,使造型结果蕴涵更多的船模曲面的设计信息,分析了各类曲面造型方法构建船模曲面的不同效果,提出了面向数控加工的船模曲面三维造型的过曲线网格法,以一艘实际双艉船模曲面为例,研究了过曲线网格法实现船模曲面三维造型的关键技术:局部区域包容方案与分片造型方案,利用UG/OpenGrip开发了船模曲面三维造型模块。对于双艉船模曲面的制造,采用传统的手工放样的制作方法至少需要30 d,而采用四坐标船模曲面数控加工系统只需6 h就可以完成船模曲面98%的加工量,并且经测量验证:船模曲面的尺寸精度、形位精度和光顺效果,较传统的制作方法均有显著提高,满足船模曲面数控加工的要求。     

三维曲面船体外板成形加工的新方法

国内外船厂通常采用人工操作压力机与水火弯曲相结合的方式进行双曲度船体外板加工,这种方式生产效率低,质量差,环境差,成为造船过程中的瓶颈.文中提出了基于＂方形压头可调活络模具板材曲面成形装置＂的板材成形方法.它通过一组方形压头组成的可调活络模具代替传统的整体模具,实现对板材冲压时压痕及皱折的有效控制.介绍了其组成及工作原理,并通过帆形板、鞍形板成形试验验证了其可行性.