面向狭窄机舱空间的可达性仿真研究

针对面向狭窄机舱空间的可达性仿真问题,文章在分析机舱可达性设计要素的基础上,对虚拟模型属性进行了设定,分别建立了人物属性模型和空间属性模型。同时设计了虚拟仿真环境架构,使用Creo建模软件,Maya虚拟仿真环境布局软件,建立了机舱区域模型,主要设备为柴油机及相关附件。模拟真实情况下维修人员在机舱中的行径状态和机组的检修设备状态,验证了机舱区域的可达性和设备的视觉可达性,并以三维可视化的效果展示了仿真结果,为狭窄机舱空间的可达性问题研究提供新的指导方案。     

基于精细网格模型的邮轮人员疏散模拟及实验验证北大核心CSCD

[目的]人员撤离分析是邮轮设计和安全评估中的重要内容,为相对精确地模拟邮轮上的人员疏散行为和规律,提出一种基于精细网格的邮轮人员疏散仿真模型。[方法]首先,为刻画邮轮的内部空间结构,将甲板内部区域划分为0.1 m×0.1 m的基本二维网格点,并定义目标区域和功能处所区域这2类特殊区域;然后,引入行人期望运动方向和运动趋向性参数,建立自由选择最短路径和指定最短路径这2种人员运动规则;最后,以欧盟Safeguard项目的邮轮疏散实验为案例进行仿真分析。[结果]对比结果表明:所建立的人员疏散模型满足ERD,EPC,SC,TAT%等4项模型验证指标的衡准要求;与实验数据对比,全船总撤离时间、各集合站撤离时间的模拟结果与实验结果基本一致,其中全船撤离时间的相对误差为4.9%;与商用软件EXODUS的模拟结果相比,所建立模型的计算结果更契合实验数据。[结论]该人员疏散模型满足邮轮人员撤离分析要求,可为邮轮脱险通道的设计布置以及人员撤离方案的制定和优化提供支持。     

客船应急疏散三维仿真模拟

针对客船应急疏散效率问题,开展了应急疏散三维模拟研究,提出有宽路网模型构建方法。研究了有宽路段的密集人群通行算法、基于距离和人流量的疏散路径搜索算法,改进了个体碰撞避让模型。以某大型内河客船为例,基于三维船舶模型抽取出有宽路段;基于语义关系,连接各层甲板的房间、餐厅、影剧院等船内空间节点形成有宽疏散拓扑网络。以疏散路径搜索算法和个体碰撞避让改进模型为驱动,实现了人员的疏散模拟。开发了客船应急疏散三维仿真系统,进行应急疏散模拟,并分析了影响疏散效率的关键因素,提出了船内布局和疏散组织的优化改进方案。     

面向舰船人员的应急疏散系统仿真

舰船事故高发,舰船人员疏散过程有很多不确定性因素,同舰船的结构以及人员的属性都有很大关系。本文提出一种基于Agent模型的面向舰船人员的应急疏散系统,并建立舰船的空间子模型、人员属性子模型以及人员行为子模型。最后使用VC++及Matlab等建立仿真系统,对舰船人员应急疏散进行仿真,为舰船人员疏散方案设计及人群疏散管理提供依据和参考。     

基于流凌演进数值模拟的可视化方法

针对流凌演进三维可视化技术在冰冻河流可视化仿真方面不足的问题，结合MIKE21与ArcGIS软件，提出一种基于流凌演进数值模拟结果的可视化方法。通过模型构建、网格划分、边界条件确定，开展流凌演进数值模拟与分析，建立面向可视化的流凌演进数值模拟结果提取方法，实现流凌演进三维可视化仿真场景与数值模拟的可视化数据融合。基于空间数据库与属性数据库，建立的流凌演进仿真模拟系统，可全方位展示流凌演进过程中地形、水流、堤防结构物等仿真模拟结果。     

80000吨级半潜船机舱通风系统数值模拟

针对机舱通风系统设计不合理会影响机舱内设备正常运行和人员正常工作的问题，以某80 000吨级半潜船为研究对象，采用Airpak软件建立了机舱三维模型，对3种风口高度下机舱的温度场和速度场的模拟结果进行分析比较，研究不同风口高度对机舱内设备运行及人员工作的影响。模拟结果表明：风口高度为6.5 m时，机舱内的速度、温度分布都较为合理，机舱内设备可以稳定运行，人员可正常工作无明显不适。     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

突发火灾情形下客船人员疏散路径动态规划

在客船发生火灾时,疏散路径的选择受到着火点及周围环境的影响,文中对产生影响的火灾周围的温度、能见度等因素进行了研究。根据问题的描述建立相应的FDS(Fire Dynamic Simulation)模型,并使用仿真软件进行模拟得到影响因素与时间变化的关系曲线,通过分析影响因素对路径选择的干扰程度,最终确定影响因素对路径规划的干扰随时间变化的关系函数。结合火灾影响因素,采用改进的蚁群算法来实现路径动态规划。     

内河LNG动力船机舱NG泄漏爆炸对人员的损伤后果

为评估液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)动力船机舱内气体燃料泄漏和气云爆炸后果和对机舱内人员的损伤程度,对三维计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)工具Fluidyn的可靠性进行验证,建立典型内河LNG动力船机舱模型,通过数值模拟研究不同情境下机舱内气体燃料泄漏事故和爆炸事故后果,结合相关损伤准则研究事故后果对机舱内人员的损伤程度。研究结果表明:小流量持续泄漏情境下,机舱内局部小空间内形成可燃爆气云,燃料最大积聚量小于1 kg,气云爆炸后果对机舱内人员无损害风险;大流量泄漏情境下机舱内可燃气云体积迅速增加,泄漏持续30 s和60 s时,燃料积聚量可分别超过3 kg和5 kg,气云爆炸可导致机舱内人员损伤程度为重伤或死亡。     

船舶航行中快速疏散路径规划算法设计

传统船舶快速疏散路径模型对船舶航路交叉口限制不足,整体疏散速率较慢,为此提出船舶交通疏散路径规划算法。以船舶和航路为研究实体,以节点表示交叉口建立船舶疏散路径模型;以消散船舶路径冲突点为目标,建立目标函数,设置各变量界线。最后建立EERP算法,确定输入变量,根据目标函数界线执行路径计算,实现船舶疏散路径规划。仿真实验表明,与传统路径规划模型相比,该规划算法船舶交通冲突率降低27.4%;无阻疏散距离提高47.5%,有效提高了船舶交通疏散效率。     

船舶外壳材料成型三维仿真研究

常规船舶外壳材料成型三维模拟过程,无视船舶外壳材料的导流性能,导致仿真图像密度矢量较低,因此,提出船舶外壳材料成型的三维仿真研究。计算PVC金属导流成型范围内的描述误差,确定弧形三维外壳构件参数,利用参数搭建仿真层级体系,建立三维实体CAD等效仿真模型,对仿真模型结构进行多层化处理后,通过Visual-mesh软件对材料成型后的三维结构进行有限元网格化处理,结合多点匀时拟合成型技术,描述出船舶外壳材料成型图像,以此实现三维仿真过程。最终的实验结果表明:设计方法与2种常规方法进行比较,仿真图像密度矢量均高于常规方法。     

人员紧急疏散系统动力学仿真模型研究

针对某省会城市人员紧急疏散问题,在详细分析系统的目标、结构和问题的基础上,根据系统动力学理论,结合人员紧急疏散系统的特点,建立人员紧急疏散系统动力学仿真结构模型,利用Vensim仿真软件开发包,对人员紧急疏散系统进行初步仿真分析,找出主要因素间的内在影响关系,提出相应的对策.     

船舶进水条件下的人员疏散风险评估

为降低船舶进水环境下的人员应急疏散风险，提高船舶总布置设计的安全性，基于SOLAS2020概率破损稳性计算方法确定船舶进水危险区域，根据国家海事总局公布的碰撞事故报告数据，采用蒙特卡罗法对船舶破口形状和位置进行抽样，确定风险分析场景，采用计算流体动力学进水数值模拟与人员疏散仿真耦合的方法评估风险后果，构建一种船舶进水条件下的人员疏散风险评估方法。以某大型船舶为例开展船舶进水环境下的人员应急疏散量化风险分析，结果发现，根据风险评估结果，通过增加分舱指数A修正水平舱壁纵向布置位置，可降低应急风险，提升船舶总体设计的安全性。     

基于遗传算法与临境环境的机舱优化仿真

依照船舶建造规范要求,用AutoCAD软件建立船舶机舱模型,利用遗传算法对船舶机舱进行优化布置,以Creator和Vega软件为平台,实现临境视觉仿真,结合人体工程学,通过虚拟人对机舱设备进行可安装可操作性评估,实现对机舱布置设计的最优目标。     

基于遗传算法与临境环境的机舱优化仿真研究

依照船舶建造规范要求,用AutoCAD软件建立船舶机舱模型,利用遗传算法对船舶机舱进行优化布置,以Creator和vega软件为平台,实现临境视觉仿真,结合人体工程学,通过虚拟人对机舱设备进行可安装可操作性评估,实现对机舱布置设计的最优目标.     

船舶机舱虚拟场景三维模型的建立及优化

随着计算机技术、通信技术和传感器技术的飞速发展,可视化信息模型成为国内外的研究热点,其中,虚拟现实技术是一种全新的三维人机交互和仿真技术,在建筑、航空、船舶、医疗等领域有非常高的应用价值。船舶机舱是船舶动力系统的控制单元,也是船舶人机交互最频繁的单元,因此,研究船舶机舱的三维仿真模型,提升操作人员的工作水平,改善船舶操纵质量有重要意义。本文结合计算机图形学知识和Multigen Creator软件,完成了船舶机舱虚拟场景的三维建模及软、硬件开发。     

基于智能体技术的舰船人员疏散仿真研究

提出基于智能体的微观仿真模型、构建舰船疏散任务模块、确定舰船人员行进速度计算方法、优化局部运动规则中路线冲突和网格竞争算法、开发出舰船人员疏散仿真系统。综合考虑出口个数、门的通量、人的耐性指数和执行任务情况对疏散效率的影响,仿真过程的真实度和准确性更接近舰船实际疏散过程。通过仿真数据分析,总结出提高舰船疏散效率的措施。仿真结果对于舰船设计和疏散指挥体系建立都有着重要的理论参考价值和指导意义。     

三维圆柱体绕流数值模拟流场选择及网格划分

文章通过数值模拟结果确定适合的三维圆柱体绕流流场的尺寸,采用不同的计算流体力学(CFD)软件对有限元模型进行网格划分,对比网格划分质量的优劣,选择适合数值模拟的软件CFX。确定采用的网格形式为六面体网格(Hex8)以及流场不同部分网格的尺寸。圆柱绕流展向各截面平均压力系数沿周向无明显变化,脉动压力系数变化显著,绕流后的旋涡发放形式具有明显的三维特性的数值模拟结果验证了本文的流场选择和网格化分尺度的合理性。     

爆炸波高精度数值计算程序开发及应用北大核心CSCD

[目的]当爆炸发生在约束空间内部,由于壁面的约束限制,爆炸冲击波的传播和演化特性将更加复杂,其对结构、内部设施及人员的损伤也更加严重。为了研究约束空间内部的爆炸特性,[方法]基于FORTRAN平台,采用三阶WENO有限差分格式,自主开发约束空间内部爆炸波高精度三维数值计算程序。利用Sod激波管、双爆轰波碰撞、空中爆炸等经典算例,验证所开发程序的可靠性。基于验证的程序,开展约束空间内部爆炸波数值计算,研究密闭空间、泄压空间及连通空间内部的爆炸波传播规律与爆炸载荷特性。[结果]研究表明,所开发的程序能较好地模拟约束空间内的爆炸过程。[结论]该开发工作可为后续研究复杂空间内部爆炸波传播路径、评估爆炸载荷以及合理设计抗爆结构奠定基础。     

浮动舱室设计对船舶机舱舱室振声性能的影响

以某航海教学实习船机舱为原型,建立机舱三舱段有限元模型,确定振动预报模型边界条件,选择发电柴油机组悬着位置作为力激励点,采用有限元/边界元法预测了机舱集控室和机修间声功率级,对比分析该两舷侧对称舱室场点声压级云图。计算各壁板对值班轮机员右耳位置声压的贡献度,验证以浮动地板为基础的浮动舱室设计可以有效降低舱室噪声。将此振动-声辐射耦合系统简化为箱形多腔结构,建立多腔结构及其单元腔室有限元模型,进行船舶机舱模型振动-声辐射实验,仿真结果与实验测量结果吻合较好,验证仿真方法的有效性。总结出船舶机舱舱段模型振声数值预报通用方法及流程,对指导船舶减振降噪有借鉴价值。