基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速。首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组。     

基于CUDA的散货船稳性并行计算

为提高散货船配载仪中船舶稳性计算速度,通过使用CUDA(Compute Unified Device Architecture)对稳性计算过程进行并行加速.首先基于CGAL(Computational Geometry Algorithms Library)中的切片模块按肋位纵向切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面型值数据;然后对横剖面型值数据进行等距偏移模拟板厚,得到各肋位处的外板数据;然后将外板数据发往GPU;在GPU中通过水线面和外板数据求解并行计算雅克比矩阵系数;最后将雅可比矩阵系数传回CPU,求解稳性方程组.     

基于液体交换的船舶破舱时域模拟

文章将船舶进水时域过程作为拟静态处理,计算出每个时刻的内外液体交换量,然后使用损失浮力法求解浮态方程计算该时刻的船舶浮态,直到进水过程终止.提出了一种适用于破口内外液体密度不同且互不相溶时计算液体交换的方法,给出了不同粘度液体的流量系数回归方程,并且针对一艘液货船破损后内外液体的交换情况进行了计算.提出的方法可以为破损船舶的救援以及防污染工作提供很大帮助.     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

破损单体复合船运动与载荷预报方法研究

论文主要探讨了单体复合船型破损后的浮态稳性变化、破损舱室液舱晃荡效应等因素对破损后单体复合船型运动和波浪载荷的影响。采用面元法求解液舱晃荡运动的附加质量,分析液舱内流体晃荡运动的共振现象以及流体粘性阻尼系数对液舱晃荡载荷的影响;推导了破损后非正浮状态下船体质量力和静水恢复力公式,使用三维势流理论求解发生的船体运动和破损舱室内液舱晃荡运动的流体载荷,建立破损后船舶运动方程并求解,研究破损后浮态、稳性以及液舱晃荡效应对六自由度运动和波浪载荷的影响。研究表明,破损后浮态、稳性、液舱晃荡等对单体复合船运动及波浪载荷均会产生影响。     

船体破损后非正浮条件下波浪载荷的计算方法

在船舶不沉性理论的基础上，采用符拉索夫法分析了不同破舱组合下的船体浮态参数。然后采用线性切片理论，计及水线以下破损后船舶由于舱室进水产生的横倾角与纵倾角的影响，利用多极展开法求解非对称剖面的二维辐射和绕射流场。计算了破损船体非正浮状态条件下的波浪载荷。在一定假定条件下，将切片法计算的波浪载荷同静置法计算结果进行了比较，分析了船体破损后的载荷变化。     

液货船稳性计算及校核方法研究

在现有船舶稳性计算方法的基础上,分析了各种船舶稳性计算的特点,包括船舶的浮态、静稳性、动稳性、初稳性、大倾角稳性和气象衡准。考虑到液货船舶的纵倾和自由液面对船舶浮性和船舶稳性的影响,探讨任意载况下自由液面对稳性曲线修正的计算方法,实现了液货船稳性曲线修正的实时计算。最后以一艘大型LNG船舶为例,对该船舶在港时的浮态、静稳性进行了计算,并与该船的装载手册进行了对比,验证了所述计算方法的精度和可行性。     

基于稳性实时计算技术的船舶破损智能扶正系统研究

基于船舶稳性实时计算技术研究船舶实时状态三维模型数字化算法用于快速计算船舶的大倾角稳性、破舱稳性和平衡浮态。参考遗传算法研究船舶破损智能扶正方案生成算法来实现智能生成扶正方案功能。然后运用上述两种核心算法设计船舶破损智能扶正系统软件,为船舶在突发破损事故时提供一套包含压载水调拨措施与步骤建议的智能扶正方案,提高船舶破损事故的处理能力。     

船舶破舱状态浮态的时域计算分析

基于准静态计算法,开发时域数值模拟计算程序,对船舶确定性破舱的浸水过程以及从舱室进水开始到浸水量稳定时刻再到船体停止横摇趋于稳定的时域内船体浮态进行分析,旨在弥补以往的破舱稳性计算和研究无法表现船舶横摇中浮态随时间变化的缺憾.并将这一计算模型用于3 100 TEU集装箱船某一破损条件下的确定性破舱稳性时域计算,得到结果经过对比分析证明具有较高合理性.基于计算结果,对破口长度对破损后的横摇过程的影响进行归纳.     

基于CFD的船舶破舱进水流量系数研究

在船舶安全性研究过程中船舶破舱进水始终是重点关注的危险事件之一。本文通过建立船舶舱室底部破损的简化模型并使用流体力学计算软件Fluent,采用VOF法进行仿真计算。通过检测进水量得出基于瞬态的船舶破舱进水流量系数,并比较在底部破损口的情况下,不同破损大小、形状及破口所处水深对进水流量系数的影响,为船舶破舱事件中可以更加快速准确地评估船舶破损状况并选择合理救援救助方案提供参考。     

基于差分进化算法的船舶自由浮态计算研究

及时准确获取船舶破损后的浮态参数是采取正确抗沉措施的重要前提,所以船舶自由浮态计算是船舶破损后快速扶正首先要解决的问题。采用差分进化算法对平衡多目标函数进行求解。差分进化算法采用实数编码,选择阶段采用了贪婪算法,实现更加简单。根据对2,000t专业溢油处置船的计算,并与遗传算法比较,计算结果更为精确,收敛速度相当。该方法可以在保证较高的收敛速度前提下,提高自由浮态的计算精度。     

底部和舷侧破损船舶运动时域预报方法

针对船体破损后舱室进水引起的内外水体流动及船舶运动特性变化，提出了一种基于势流理论的破损船舶运动快速预报方法，借助修正的伯努利方程处理破损口处的进出水，通过瞬时湿表面积分获得破损船舶所受的水动力。以ITTC破损流动标模为对象，研究了该预报方法在舷侧破损和底部破损两种工况下的适用性。结果表明，论文提出的破损船舶运动预报方法能较为准确地预报船舶运动及透气舱室中的破损流动，但对气密舱室中破损流动的预报精度有待提高，后续模型将进一步考虑气体压缩性引起的舱室压力变化。     

破损进出水对船舶参数横摇的影响（英文）

船舶破损进水不一定会导致船舶倾覆,在破损流动过程以及破损流动达到稳定之后,破损船舶的运动特性非常值得研究。文章主要基于CFD方法和势流方法研究了破损进水对船舶参数横摇的影响。首先基于非定常RANS方程结合VOF方法,研究了破损舱室的破损流动过程,并且通过已有的模型试验,验证了计算方法的可靠性;然后,基于三维时域混合源法,考虑破损进出/水引起的额外载荷,研究了破损流动对破损船舶参数横摇运动的影响。研究表明,破损流动对横摇幅值的影响类似于被动减摇水舱,并且影响力度与破损舱室所在的纵向位置有关。     

船体破损后总纵剩余强度预报

阐述采用符拉索夫拉沉性计算方法解决破损船舶总纵强度计算中的外载荷和破损模型等问题。研究破损船舶问题是在不沉性理论基础上进行的。首先从研究在静水中既朋纵倾又有横倾时船舶浮态参数入手，进而研究静置在波浪上的船舶浮态参数、波浪弯矩和波浪剪力。     

破损船舶的应急响应方法研究

船舶破损进水后的浮态与稳性发生变化,船舶在波浪中的运动响应及船体梁载荷也将随之改变,通过采取应急响应措施,可以有效改善其航行状况.以某一典型破损工况为例,计算了船舶破损后的浮态、稳性、运动响应及载荷,并与破损前进行了对比.结果显示:船舶破损后,横倾变大,横摇运动明显增加,扭矩与水平剪力增幅较大,水平弯矩与垂向剪力也有所增加.针对船舶的破损工况,提出了5种应急响应方案,对比这5种方案下的船舶状态,发现在左舷底边1号～5号压载舱各加入95％的压载水方案最优.     

船体大破口损伤下总纵极限剩余承载能力计算

[目的]在大破口损伤下计算船体总纵极限剩余承载能力时,是否计及船舶的浮态变化以及破口位置和大小等非线性耦合因素的影响,是合理评估船舶破损后的总纵极限剩余承载能力时值得深入研究的问题。[方法]以某船船体舯剖面大破口损伤为研究对象,采用Smith方法对船体总纵极限剩余承载能力进行计算分析,重点计算船舶因破损可能导致的不同倾斜角和连续浮态变化的总纵极限剩余承载能力。[结果]结果表明,不考虑船舶浮态变化,仅在船舶正浮状态下扣除大破口结构的计算结果,将会过高估计船舶破损后的总纵极限剩余承载能力。[结论]所用方法较为简便、快捷,可为船舶结构设计以及船舶损伤后的快速决策提供参考。     

船体破损后外载荷与船体极限弯矩

基于船舶不沉性理论，运用符拉索夫抗沉性计算法确定船舶破损后浮态参数之后，作出波浪上船舶破损浮力曲线，继而计算了波浪弯矩和波浪剪力；并用非对称梁弯曲理论建立了破损模型，将外载荷与破口联系在一起研究了破损船舶极限弯矩，通过实例计算得出了预想结果。     

船体破损后载荷与船体极限弯矩

基于船舶不沉性理论，运用符拉索夫抗沉性计算法确定破损后浮态参数一，作出波浪上船舶破损浮力曲线，继而计算了波浪弯矩和波浪剪力；并用非对称梁变曲理论建立了破损模型，将外载荷与破口联系在一起研究了破损船舶极限弯矩，通过计算得出了预想结果。     

基于GPU高性能计算的AIS大数据分析应用研究

AIS作为目前航行船舶应用最为普及的导助航系统，针对AIS大数据进行分析无疑是航运数据研究的重要方向。然而基于传统的CPU大数据计算，存在着效率低下的缺陷，使得AIS大数据应用受限。近年来，GPU图形处理技术因其强大的并行计算能力和较为低廉的价格优势，在大数据计算领域得到了快速推广。本文研究基于GPU替代CPU对AIS大数据进行计算，从而实现AIS大数据的高效能应用。     

船舶自由浮态阻力计算的改进算法

船舶在航行过程的阻力特性直接决定了船舶的动力性能,现代船舶工业的设计与制造水平不断提高,而船舶阻力特性是船舶结构设计时需要重点分析的影响因素,因此,研究船舶自由浮态下的阻力特性有重要意义。本文首先建立船舶的阻力数学模型,然后基于一种改进的流体力学分析方法-静态平衡算法对船舶的自由浮态阻力特性进行分析,并结合计算流体力学CFD算法进行阻力特性仿真,得到了较为准确的船舶自由浮态阻力特性曲线。