航道水底地形建模比较研究

本文论述当前航道多波束水深测量数据特点、DEM结构模型以及建模方法,选择了格网DEM作为航道水底建模数据格式;然后依托Arc GIS平台内嵌的两种国内外广泛应用的建立格网DEM的方法—由TIN(不规则三角网)生成格网DEM和基于ANUDEM生成格网DEM,对长江某段航道进行了水底DEM构建;最后通过回放两类方法生成DEM的等深线与现有的等深线对比,分析了其精度。     

长江航道水下数字高程模型自动化处理系统

手动处理生成航道水下数字高程模型（DEM）费时耗力,存在着效率瓶颈。提出并构建长江航道水下数字高程模型自动化处理系统。该系统由水深数据自动监测读取模块、DEM自动处理模块、成果自动加工模块以及流程监控显示模块组成,实现了从原始水深点自动监测到规则格网DEM及其专题图的快速自动化处理,有效节省了人工操作,提高了DEM产品的时效性,解决了效率瓶颈问题。     

利用Surfer建立航道DEM适应性的研究

本文结合长江中游枝江河段电子航道图河床地形数据,对Surfer软件中几种常见建模方法精度进行了验证和分析,探讨了利用该软件建立航道DEM的几种方法及其建立航道DEM的适用性。     

一种建立海底格网数字高程模型的插值方法

自然邻点插值性能优良,但不适用于约束域,为建立与矢量电子海图对应的海底格网数字高程模型,把协调Delaunay三角剖分的思想融人自然邻点插值,提出协调自然邻点插值算法,简化了构建二阶约束Voronoi单元的过程.采用真实海图进行试验,由矢量海图中的水深要素和海岸线岛屿要素构建海底规则格网数字高程模型.经试验对比,协调自然邻点插值在细节反映能力优于不规则三角网插值,是一种可用于二维约束域插值问题的方法.     

基于RBF神经网络的电子海图海底DEM数据生成技术研究

本文介绍一种利用RBF神经网络进行电子海图海底规则数字高程模型(DEM)网格数据的生成技术，从而为实现电子海图海底三维可视化奠定了基础。实验和实践结果表明该方法符合应用要求。     

多波束扫测数据的土方计算方法对比研究

土方计算是设计、施工的一项重要内容。以多波束测量方法获得的水深数据具有精度高、全覆盖等优点。本文使用ArcGIS的DEM土方计算法、南方CASS的DTM三角网土方计算法、南方CASS的方格网土方计算法,分别对多波束数据进行回淤土方量计算。结果表明,各方法都适用于多波束数据的土方计算,并且ArcGIS的DEM土方计算法获得的精度最高和计算时间最短。因此,本工程使用ArcGIS的DEM法对多波束数据进行土方计算,其他方法作为参考和比较。     

免像控无人机在河道大比例尺测图中的应用

针对河道带状复杂地形的高精度测量要求，以天狼星Sirius PRO无人机航测系统为研究对象，进行了汾河流域实地测量和精度比对。在免像控的条件下完成了测区范围内11 000比例尺的DOM、DEM、DLG等一系列数据产品的生产制作，分析最终成果并进行精度比对。结果表明:11 000大比例尺测图精度满足规范要求，效率明显提高的同时还能提供其他附加数字产品，为后续的设计施工提供丰富精确的数据支持。     

基于潮汐模型和DEM的海岸线提取方法研究

近年来随着卫星遥感和无人机测量等技术的飞速发展,通过遥感影像提取海岸线替代人工实地测量逐步得到了应用,目前遥感影像判绘主要是根据影像上海岸线的痕迹,或直接用水涯线代替,提取方式、提取结果存在一些不足。文章提出了一种基于潮汐模型和DEM的海岸线提取方法,通过无人机航摄影像构建海岸带DEM,利用潮汐模型计算海岸线高、水涯线高及其差值,在DEM中提取水涯线高程并根据潮汐模型计算的差值反算出海岸线高,进而在DEM模型利用反算的海岸线高快速、准确地确定出海岸线位置。最后通过实测数据验证了这种提取方法效率较高、精度较为均匀,尤其适用于海岛礁、陡崖险滩等人工测量困难的区域。     

水下航行器极区内对准以及格网导航技术

为克服水下航行器在极区航行时地理经线收敛导致的航向角定义失效、定位计算失效等问题,设计了格网惯性导航算法编排方案,以直接获得格网航向,并采用ECEF位置坐标代替传统经纬度进行水下航行器定位。对格网惯性导航的误差进行建模,并据此设计了格网惯导系统的"速度匹配"传递对准算法,以满足水下航行器在极区的对准需求。仿真结果表明,在格网惯性导航下,采用高精度惯性器件,15 min内水平姿态角误差小于0.5′,方位姿态角误差小于0.2′,水平速度误差小于0.5 m/s,ECEF坐标系下的位置误差全程小于200 m;应用"速度匹配"传递对准算法,水平失准角在10 s内即可收敛到1.5′以内,同时,加速对方位失准角有激励作用,30 s内方位对准精度在4′以内。     

利用AM解析法实现不规则波的入反射分离

基于分离规则合成波的解析方法,提出了不规则合成波分离的理论技术,将不规则波浪等价为特定频率规则波进行分离,首先通过数值模拟方法检验,分离叠加30%噪声的模拟合成波浪,分离精度利用相关系数评价达0.97,然后测试无反射造波水槽中的现场合成波浪,经波谱分析,分离精度能够达到工程标准。     

基于CFD流固耦合理论的海上浮式结构物水动力性能分析

文章利用流体动力学控制方程和结构运动方程的耦合理论,在具有造消波功能的2D数值水槽中实现了海上浮式结构物在波浪中运动过程的数值模拟。以系泊式浮式方箱防波堤作为工程应用实例,分别采用梯形法和二、三阶单步数值迭代法对浮体的动力特性进行数值分析,并与基于势流理论的边界元法的结果做对比,分析后发现在波浪条件下梯形法和二、三阶单步法的计算精度相当,结果收敛,且与边界元法结果吻合较好,满足要求。该文提出了一种新的全自由度分块结构移动网格技术,实现了浮体所有方向的联合运动,而且网格不发生任何扭曲现象,计算时间、网格划分和精度要求都得到了较好的控制。     

基于重新建模法的滑行艇阻力数值计算

针对采用重叠网格法对滑行艇阻力数值计算时,采用不同子域的方式会增加网格数量,且在2套网格交接位置通过插值实现数据交换会引入额外的误差,从而导致计算精度和计算效率不高的问题,引入动态边界实现的网格方法,即重新建模法。借助计算流体动力学(CFD)软件STARCCM+,分别采用2种网格方法对一模型尺度滑行艇进行数值模拟,通过对试验结果进行对比和不确定度分析,对数值方法进行确认和验证。在此基础上,采用重叠网格方法和重新建模法对不同航速滑行艇进行绕流场数值模拟。并进行阻力和航态数值结果对比。结果表明,与重叠网格方法相比,重新建模方法的计算精度和计算效率均所有提高。     

华能营口电厂取水工程的流场数值模拟

华能营口热电厂取水工程二维水流数学模型采用嵌套网格的差分格式进行模拟计算,分析了不同取水位置对流场的影响。计算结果表明,该方法对取水口所在水域具有足够的网格分辨率,能够满足大范围海域边界条件验证的要求和工程所在河口水域流场的特征,同时又能满足工程局部水域计算精度的要求,具备边界控制准确、地形概化灵活、模拟精度合理和运算效率高等优点。     

船舶操纵模拟器上海洋山港港区三维视景仿真

针对船舶操纵模拟中的三维视景仿真的特点,开展船舶操纵模拟器中关于上海洋山港港区三维视景仿真的研究。以Google Earth提供的电子地形图像为基础,经过等高线和矢量化方法的处理,生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),并利用Multigen Creator建立直观的上海洋山港港区三维地形模型,再利用Vega的三维视景渲染功能对其进行渲染和驱动。根据该方法建立的上海洋山港港区三维视景模型库在模型精细度、逼真度和实时运算等方面,都能满足船员实操练习所需的条件。     

海洋数值计算中非结构化网格自动剖分的改进算法

基于Delaunay三角化技术,提出了一种对任意平面区域三角形网格自动剖分的改进算法。该算法在网格质量判断方面,提出了一个新的几何参数,即过渡因子β,该参数结合了三角形形状因子和三角形外接圆无量纲半径,它不仅能够实现网格疏密区域的平稳过渡,而且能够保证三角形最大可能的接近正三角形;在向计算区域内加点方面,提出了列表排序法,该方法能够保证新增的网格点整体质量向好的趋势发展;最后利用迭代的Laplacian算法对生成的网格进行光滑处理。该改进算法具有区域适应性强、网格质量高、自动化程度高的优点。     

基于MQ插值的变形网格在船舶阻力预报中的应用

在非结构切分网格的框架下,发展了一种基于Multi-Quadric插值的变形网格技术,结合CFD软件STAR-CCM+,采用SST湍流模型,并以VOF法进行自由液面的追踪,将该变形网格技术应用于带附体穿浪双体船的阻力预报中。分别以网格的拉伸变形和斜率变形实现了阻流板和尾楔的边界运动,计算了阻流板高度为4 mm、6 mm和8 mm以及尾楔角度为5°、10°和15°时的工况。计算结果表明,变形网格方法与固定网格方法取得了相同的精度;同试验值相比,在不同工况下变形网格最大平均误差约为6.67%,验证了其可行性。但是,相比于固定网格方法,变形网格方法的计算时耗最大可减少40%,因此采用该变形网格方法可极大地提高带可变形附体的船舶的阻力预报效率。     

基于VRS技术的GPS差分改正信息生成方法

VRS差分改正信息的生成包括虚拟观测值的模拟和标准差分信息的编码两个部分。研究VRS伪距虚拟观测值和载波相位虚拟观测值的计算方法；分析RTCM标准差分改正信息的电文内容数据项的计算方法与编码算法，基于面向对象的方法设计了RTCM差分改正信息的生成软件。RTK实验测试表明，移动站接收VRS数据中心发播的载波相位差分改正信息，定位精度优于常规RTK。     

加筋板穿透数值仿真中网格尺寸对失效应变的影响分析研究

运用数值仿真分析碰撞过程时,基于最大等效塑性应变失效准则确定的材料失效应变取值与网格尺寸具有明显的依赖关系,因此,研究碰撞载荷下加筋板网格尺寸对失效应变取值的影响对于评估加筋板架的耐撞性及开展耐撞性结构设计具有重要意义。文中基于LS-DYNA非线性有限元分析软件对光板及加筋板穿透过程分别进行仿真分析,以国外学者相应准静态穿透试验的结果为参照,探讨了加筋板与光板的有限元网格尺寸和失效应变之间的关系,同时对是否有必要考虑骨材与板壳之间的焊缝进行了探究。研究表明:加筋板与光板的失效应变取值存在明显的差异,确定加筋板材料失效应变取值时,应优先参考适用于加筋板网格尺寸与失效应变取值的关系曲线;在决定是否考虑加筋板结构中的焊缝时需要结合网格尺寸与焊缝等效单元的相对大小进行判断。     

三体船型疲劳强度评估和分析

参照相关规范,对三体船结构的典型节点进行疲劳强度分析。通过波浪载荷计算和试验结果分析了三体船的载荷特征。通过粗网格下的全船有限元应力计算确定了疲劳热点部位。对这些部位采用精细网格进行了基于谱分析的热点应力计算,从而给出了热点部位的累积损伤。最后总结了三体船的疲劳特性。