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.     

基于三维设计数据的船舶湿面积计算

为提高船舶湿面积的计算精度,提出一种基于三维设计数据的湿面积船舶计算方法。首先通过CGAL几何算法库中的切片模块按肋位切割船体型表面,得到每个肋位处横剖面的型值数据;然后根据船舶工程中常用的平均板厚模拟船壳厚度,提出“型值等距平移法”进行等距偏移,得到各横剖面处的外板数据;再通过水线面和外板数据求交得到水下部分横剖面,最后利用纵向积分计算出船体湿面积。以散货船“SHANDONG REN HE”为例进行了实例计算。结果表明,和装载手册值相比,本文算法的最大误差为0.0422%。相比传统计算方法,提高了船舶湿面积的计算精度,适用于任意浮态,且实时性较好,具有一定的工程应用价值。     

基于GPU并行的液货船破损浮态计算

为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器(graphics processing unit,GPU)的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器(center processing unit,CPU)中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。     

船舶数学放样(续二)

第三章三向光顺§1 三向光顺的基本任务手工实尺放样,首先是根据设计型值,在放样间地板上,以1:1的比例,对纵剖面、水线面、横剖面的线型进行三向光顺;然后画出三向光顺后的横剖面肋骨线型图;最后进行外板展开、结构放样等工作。这种放样,工作量很大,而且周期长,还要耗费大量木材。数学放样则是根据原设计型值,对横剖面、水线面、纵剖面上的各族型线,利用电子计算机进行光顺计算,使每根型线在三个面上的“投影”相吻合,或使其误差缩小到一定的允许范围。总的来说,三向光顺的基本任务是,计算三向光顺的站线型值,计算横剖面肋骨线型值,建立肋     

船舶复杂曲板水火成形难度评价系统的开发及应用

为解决船舶外板划分缺乏依据导致曲板加工成形困难的问题，开发船舶复杂曲板水火成形难度评价系统，并将其应用于实际船舶板件划分中。基于灰色关联分析法建立船舶外板成形难度评价模型，计算得到影响因素权重系数矩阵和曲板难度系数矩阵。基于VB.NET平台开发船舶复杂曲板成形难度评价系统，使其能与船舶常用设计软件Tribon连接，快速得到不同曲板的型值数据等；设计该评价系统的功能模块，提供简单直接的可视化界面，使其能快速地计算出不同船舶外板的预计加工成形难度。该系统能计算不同类型曲板的成形难度，对船舶外板加工成形难度进行合理量化，为设计人员进行板件划分提供参考。     

四面体方法在子母船浮态和稳性问题中的应用

子母船的横截面存在不规则非连通域，造成传统算法在浮态和稳性计算应用中存在较大困难。对此，提出一种计算子母船浮态和稳性的新方法：将子母船剖分成多个四面体，将四面体与水面的切割关系归为5种，计算每个四面体的体积和体积心，汇总得到整船排水体积和浮心坐标。在浮态计算方面，通过建立优化设计数学模型，求解得到水面方程。在稳性计算方面，通过求解浮力与重力作用线之间的距离得到稳性恢复力臂。通过数值算例对某登陆舰进行典型工况下的浮态和稳性进行计算。结果证明：该算法不需要计算横剖面几何要素即可得到子母船的排水体积和浮心，能避免子母船浮态和稳性的计算困难；该算法可单独建立子船和母船的四面体模型，通过“自由组装”的方式进行整船建模，在多工况建模时能体现出较强的优势。     

船舶在大风浪中横摇稳性变化的理论研究

对波浪中船舶横摇稳性的特点进行了介绍和分析，提出一种新的研究船舶发生大倾角横摇时的稳性力臂的方法，在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧浸深时，考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响，以及横摇过程中所发生的纵倾运动对横摇稳性的影响。然后，根据波浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件来求取横摇稳性力臂值。     

Vibration characteristics analysis of ring-stiffened conical shells based on power series method北大核心CSCD

[目的]旨在利用解析法求解环肋圆锥壳的振动方程,对环肋圆锥壳的振动特性进行理论研究。[方法]首先,对圆锥壳分段处理,将圆锥壳沿母线方向、环向和法向的位移分别写成幂级数解的形式,并推导出幂级数项前系数的递推关系式;然后,采用梁模型模拟不同环肋数对圆锥壳振动响应特性的影响;接着,将圆锥壳分段及其环肋边界条件、位移和内力矩阵进行组装求解,得到在外部简谐力激励下圆锥壳的振动响应特性,并将所得结果与ANSYS有限元数值方法的计算结果进行对比,验证所提计算方法的有效性。最后,运用所提理论方法进行环肋圆锥壳的振动特性分析。[结果]结果显示,圆锥壳安装的环肋可明显抑制圆锥壳的振动,具体表现为响应幅值降低、固有频率升高,且在相同频段内共振峰数量减小;增大壳体厚度会引起壳体振动响应幅值降低以及固有频率升高;此外,增大半锥角、轴线长度和环肋数均可降低环肋圆锥壳的振动响应幅值。[结论]研究表明,所用方法对环肋圆锥壳振动的理论研究具有一定意义。     

FPSO液舱晃荡与船舶时域耦合运动数值模拟

液舱晃荡对船舶运动产生的影响经常被忽略或线性化处理,而当液舱液量较低时,船舶运动与液舱晃荡耦合的非线性性是极为显著的。通过对加入液舱内液体粘性影响的时域方程进行求解,分析FPSO模型船舶与液舱晃荡耦合运动,并将求解结果与试验数据和频域方程求解结果进行对比。首先,采用Hydrostar软件基于频域势流理论得到水动力系数以及波浪载荷。然后,通过脉冲响应函数法(IRF)在时域积分得到波浪辐射力。最后,计算船舶与液舱晃荡耦合运动。一方面,通过CFD软件Fluent模拟液舱晃荡,获取晃荡所产生的力及力矩,并以外力形式加载于船体,得到船舶运动响应;另一方面,在船舶运动仿真计算结果的基础上求解液舱晃荡运动。结果显示:这种计算船舶与液舱晃荡时域耦合运动的方法较频域计算方法更为精确,且得到的船舶幅值响应算子(RAO)也符合试验结果。     

二维CAD图纸快速转换成MARS模型的程序实现

通过VBA语言对CAD进行二次开发,将二维的CAD典型横剖面图纸信息导入MARS中实现快速建模。此程序可以从CAD图形中自动读取外板、甲板和纵骨的坐标信息,将其输出至xml文件中,而后只需稍作修改便可完成MARS建模工作。其中外板的处理是难点,需要在表示外板的样条曲线(或圆弧)中插入细密的节点,将其转化为直线多段线,从而准确模拟原曲线的形状,然后在满足精度的条件下过滤多余节点,只提取有效节点的坐标信息。该程序可辅助计算剖面模数,有效提高工作效率。