国外舰船流场测试及可视化技术研究

聚焦于国外流场测试及可视化技术发展现状,分析精细流场测试在试验室环境下及实尺度环境下的应用进展,总结舰船流场测试及可视化的关键技术,展望舰船流场测试及可视化技术发展趋势。     

Review of research on ship flow field measurement technology北大核心CSCD

通过对舰船周围流场信息进行精细化描述,即可从流动机理角度反馈舰船宏观水动力表现的内在本质,而优质的流场测试技术是保证流场精细化描述的必要手段。从舰船流场测试的工程需求出发,根据技术特点梳理现阶段舰船流场试验测试技术的发展现状、应用场景及特性问题,建议从硬件升级与技术融合、算法更迭与功能扩展、数据同化与机器学习等角度切入,以推动流场测试技术朝着综合性、专业化、高效化等方向快速发展。     

基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统

针对舰船航行数据在可视化分析中受到海上环境的影响,导致舰船航行数据可视化分析内容减少、时间变长,因此,提出基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统。在系统的硬件设计方面,通过舰船航行数据查询模块设计和数据可视化模块设计,完成了系统的硬件设计,通过分析舰船航行的仿真要素,对舰船航行过程中的地形进行网格处理,采用VR技术全方位分析了舰船航行的视景,建立了四叉树顶点之间的约束关系,完成系统的软件设计,实现舰船航行数据的可视化分析。测试结果表明,基于VR技术的舰船航行数据可视化分析系统不仅可以增加可视化分析内容,还可以缩短分析时间。     

大数据背景下的舰船航行环境可视化研究

现有方法大多是针对近海领域,在200 n mile以外的海域存在着可视化图像逼真度差的问题,为此提出大数据背景下的舰船航行环境可视化方法研究。利用大数据中的最优插值算法处理舰船航行环境数据,以此为基础,利用LOD动态调度技术可视化环境要素点,通过空间坐标系可视化环境要素线,采用纹理映射技术可视化环境要素面,基于体绘制技术可视化航行环境体,通过环境要素点、线、面、体的展示实现了舰船航行环境的全面可视化。仿真实验结果显示,与现有代表方法相比较,本文方法可视化图像帧频低、帧速率高,表明本文方法可视化图像逼真度高,适合推广使用。     

计算机视觉在舰船锚泊运动可视化中的应用

现有的舰船锚泊运动可视化方法在风浪较大时,难以获取精确度较高的图像,因此研究计算机视觉在舰船锚泊运动可视化中的应用方法。基于计算机视觉技术转换舰船静态图像,建立舰船锚泊运动惯性数学模型,目标特征可视化处理。在实验中,以3种风浪模式进行对比测试。实验结果显示,该方法在3种风浪模式中图像转换精度均高于其他方法,由此可知,计算机视觉技术在舰船锚泊运动可视化中的应用效果优于现有方法。     

舰船技术保障资源可视化管理系统的设计与实现

文章阐述了一种基于地理信息系统(GIS)的舰船装备技术保障资源可视化管理系统的设计及实现过程,该设计利用先进的网络平台将地理信息系统(GIS)技术,决策支持技术,数据库技术等结合起来,实现舰船技术保障资源的可视化管理,为舰船的技术保障提供决策支持,大大地提高舰船装备技术保障的管理水平.     

基于3D技术的舰船舱室设计缺陷可视化方法研究

传统的的舰船舱室设计缺陷可视化方法工作效率低,针对这一问题,基于3D技术研究了一种新的舰船舱室设计缺陷可视化方法。通过调整局部坐标系与视图坐标系设计缺陷可视化模型,根据设计的模型对舰船舱室的缺陷进行分析,罗列了各个舱室存在的问题。为检测方法效果,设定对比实验。结果表明,基于3D技术的舰船舱室设计缺陷可视化方法在工作效率上优于传统方法。     

嵌入式系统的低能耗舰船电路设计

在嵌入式环境下进行舰船电路系统设计,提高舰船控制电路的集成性,提出一种基于DSP技术的低能耗舰船嵌入式系统电路设计方法,采用ADSP21160处理器为核心控制芯片,进行舰船电路的AD模块设计、控制单元设计、信号处理模块设计和通信模块设计,实现舰船的信息采集和数据处理及远程通信功能,在ARM嵌入式系统中进行舰船电路的集成开发,降低电路的能耗,提高电路的集成性和可靠性。测试结果表明,采用该方法进行舰船电路设计,电路的功率放大能力较好,信号处理能力较强,具有很好的电路稳定性。     

流场数据可视化的实现方法

针对流场数据的表达方法和特点,介绍了流场数据可视化中等值面、云图及矢量场的可视化技术,以及需要解决的问题。     

美国舰船复合材料的无损检测技术及评价

由于舰船特殊的服役环境,舰船复合材料在水中环境下的无损检测技术显得尤为重要。本文研究了美国海军在水中环境和非水中环境下的舰船复合材料无损检测技术,对这些技术进行了评价,并归纳了不同技术的适用范围。最后,介绍了美国海军为舰船复合材料检测开发的"结构损伤评估系统"。     

基于光流法的舰船运动要素测定原理研究

对基于光流法的舰船运动要素测定原理进行了研究，主要包括光流法测定舰船运动要素的思想、光流场解算、三维运动参数解算和舰船运动要素解算。该方法的提出，提高了运动要素测定的自主性，而且满足新型全封闭舰船的测定要求。     

向家坝非恒定流对航道通航条件影响的试验研究

非恒定流对下游河道通航条件影响是向家坝工程实施时需要考虑的主要问题。传统的通航条件影响研究,不能全面准确反映航道水流条件和边界条件对船舶航行的综合影响以及船舶与航道水流条件的相互作用。利用小比尺船模测控技术,通过与实船相似性分析和操纵性能率定,试验研究向家坝非恒定流对下游河道通航条件的影响,结合试验研究成果定量分析主要影响因素,为向家坝工程方案的设计优化提供了科学可靠的数据基础。     

海浪中船舶运动的可视化技术

介绍了船舶在海浪中运动的可视化技术。给出了可视化设计过程的流程图，并讨论了建立船舶模型的可行方法和三维波浪模型的数学模型，以及如何应用OpenGL函数库来生成船舶在海浪中运动的动画。在讨论可视化技术时，使用了具有平台独立性的OpenGL图形库。     

水流速度对内河船舶营运能效影响分析

本文在能源消耗和环境污染的危机下,致力于内河船舶能源消耗和温室气体排放的研究,分析了水流速度对内河船舶营运能效的影响。本分析是基于一艘客船的数据进行的,分别对不同航段下水流速度,主机转速,燃油消耗进行测量,并计算得到内河船舶营运能效。根据测量结果提出内河船舶营运能效提升策略,为内河航运业的节能减排提供帮助。     

加筋板结构振动声强可视化研究

基于结构声强法研究了加筋板结构振动能量的传输、分布和耗散特性。首先介绍结构声强分量的计算和声强可视化的相关理论,以及系统功率输入和输出的计算公式。在数值算例中,利用有限元法对3种常见的加筋板模型进行了简谐集中力作用下的响应计算,然后通过编制Matlab程序计算结构声强分量,并进行结构噪声源的定位,实现能量传输和衰减的可视化。同时针对不同的加筋形式对能量传递路径的影响也进行了讨论。研究了不同加筋板阻尼器能量耗散特性。最后以舰船平台板架为例揭示了结构声强技术在舰船振动设计中的应用价值。     

景洪水力式升船机流量控制阀门比选

水力式升船机通过控制水流实现对升船机运行特性的控制,流量控制阀是水力式升船机的重要控制设备。结合景洪水力式升船机的水力学特性,比较了蝶阀、球阀及活塞阀的抗气蚀性能及过流能力,通过比较选择活塞阀作为流量控制阀。根据水力式升船机上下游对接精度要求高、空中运行要求快的特点,对流量控制阀的多种组合方案进行比选,创新提出了主辅阀门控制方案,辅阀小流量主要负责上下游对接,主阀大流量主要负责升船机空中运行,最终确定1台E型活塞阀为主阀、2台SZ型活塞阀为辅阀的阀门组合设计方案。景洪水力式升船机已正式投入试运行,流量控制阀设计方案经受了工程实际检验,研究成果可供类似工程参考。     

浅谈基于流量计量法的船舶液舱容量计量系统

针对舰艇液舱舱室普遍具有空间小,结构复杂的特点,本文采用高精度流量计配合高精度液位传感器的方法,设计出一套基于容量比较法的液舱计量系统,简要介绍了主要原理、工作流程、结构特点和功能以及达到的技术指标,该系统具备自动化程度高、计量精度准确、工作时间短等优点。     

船舶多自由度斜航运动水动力数值研究

计及多自由度运动的船舶斜航水动力预报对船舶航行安全具有重要意义。文章通过耦合求解船舶运动方程和雷诺平均N-S方程,并采用VOF方法和高精度自由面捕捉技术对作多自由度斜航运动船舶的粘性绕流场进行数值模拟。船舶动态平衡位置根据计算出的力和力矩来决定,得到包括升沉、纵倾和横倾在内的船舶浮态。文中采用的算例与爱荷华大学进行的模型试验相同,通过比较数值计算结果和试验值验证了该方法的有效性。对船模在受约束和自由运动两种状态下的船舶运动和流场进行模拟,通过比较分析船舶升沉、纵倾和横倾的影响。文中计算获得的详细流场细节特征,包括前体和舭部的涡以及船体表面上的压力,有助于理解船舶斜航运动浮态变化的机理。     

水面舰船流噪声数值预报研究与应用

在梳理流噪声数值预报方法的基础上,采用流场大涡模拟（large eddy simulation,LES）和声学边界元（boundary element method,BEM）方法在频域内计算预报了船体流噪声谱曲线,求取了其等效声中心.LES计算时选用动力学Smagorinsky-Lilly（dynamic Smagorinsky-Lilly,DSM）亚格子应力模型,流噪声由船体壁面脉动压力和法向速度特性决定,声源节点和声节点变量传递采用一对一的守恒传递方式.结果表明：某型船在航速14 kn时,裸船体流噪声在20 Hz~2 kHz频段内总声源级为133dB;当计算有效频段扩展到20 kHz时,总声源级达143.3 dB.流噪声主要来源于兴波引起的涡量,且主要集中于100 Hz~10 kHz频段.球首尾流区和船体尾涡区对流噪声辐射量贡献明显,特别是球首尾流区,对全频段都有明显的贡献,为水面舰艇流噪声研究提供了一条新的途径.