三维CAD模型中自由曲线曲面无损压缩算法

  目的  由于FORAN V70 R2.0（及以上版本）输出的JT模型中存在很多同名的特征节点,导致采用间隙分析软件对其进行分析时时间消耗加大且间隙分析结果难以处理。针对该问题,  方法  在研究FORAN导出的JT文件装配结构和蕴含信息（几何信息、材料属性信息等）的基础上,提出一种特征节点合并算法。该算法由坐标变换、模型节点更名、节点几何数据移动和材料属性处理4个步骤构成。然后,利用C++及JT Open Toolkit实现所提出的算法。  结果  结果显示,利用该算法处理后的JT模型只包含1个装配节点且保留了原始JT模型的内在信息,可为后期间隙分析提供有效的输入数据。  结论  大量的实例验证了所提出算法的有效性,处理后的JT文件大小可减少7%~20%。     

FORAN导出的JT模型特征节点合并算法

[目的]由于FORAN V70 R2.0(及以上版本)输出的JT模型中存在很多同名的特征节点,导致采用间隙分析软件对其进行分析时时间消耗加大且间隙分析结果难以处理。针对该问题,[方法]在研究FORAN导出的JT文件装配结构和蕴含信息(几何信息、材料属性信息等)的基础上,提出一种特征节点合并算法。该算法由坐标变换、模型节点更名、节点几何数据移动和材料属性处理4个步骤构成。然后,利用C++及JT Open Toolkit实现所提出的算法。[结果]结果显示,利用该算法处理后的JT模型只包含1个装配节点且保留了原始JT模型的内在信息,可为后期间隙分析提供有效的输入数据。[结论]大量的实例验证了所提出算法的有效性,处理后的JT文件大小可减少7%~20%。     

基于JT格式的船舶舱室三维模型自动提取方法北大核心CSCD

[目的]在船舶设计过程中,通常需要从整船三维模型中提取一个区域、系统或舱室的模型。针对舱室模型提取的应用需求,[方法]以FORAN软件导出的JT模型为研究对象,提出一种基于JT格式的舱室三维模型自动提取方法。通过分析舱室模型的组成、构成舱室的各类模型蕴含的信息以及舱室与这些信息之间的关系,确立了将产品号、舱室对应的区域号、建造总段号以及舱室包围盒坐标作为舱室模型的过滤条件。根据这些用户预先定义的过滤条件以及产品全寿期管理(PLM)中的对象类型、名称和JT模型包围盒,可以从整船三维模型中快速过滤出舱室内的所有零件,进而将获得的模型合并成一个装配结构与整船BOM结构相同的JT模型。[结结果]在JT轻量化模型管理系统的基础上,实现所提出的算法。[结论]该软件工具实现了单个或者多个舱室模型的自动提取功能,提取的舱室模型可用于后续布置协调、间隙分析以及虚拟评审等环节。     

考虑介质层影响的电磁脉冲耦合传输线模型北大核心CSCD

[目的]Baum-Liu-Tesche(BLT)方程是进行场–线耦合计算的重要方法,在电磁耦合定量分析领域具有广泛应用。经典BLT方程忽略了线缆介质层对入射电场的畸变特性,导致在特定入射、极化方向下的耦合效率计算出现较大误差。[方法]针对该问题,将频域修正的BLT方法引入时域,研究在高空电磁脉冲(HEMP)激励下单根线缆负载电压和电流响应的计算方法,并通过与全波算法计算结果对比,验证模型的正确性。在此基础上,对修正方法所适用的线缆结构(高度、线径、介质层参数等)、入射电场(入射方向、极化方向)特征进行分析。[结果]结果显示,在HEMP激励下,以全波仿真结果为基准,经典BLT模型预测响应结果误差可高达一倍以上,而引入介质层修正系数后的BLT模型准确度显著提高。[结论]该研究验证了BLT修正模型在分析时域场–线耦合问题时的准确性,提出了BLT修正模型的适用性判据,有助于阐明HEMP同实际复杂线缆的相互耦合作用机制。     

基于代理模型的集成上层建筑开口群角隅应力分析北大核心CSCD

针对具有开口群的船舶集成上层建筑,使用ANSYS分析其开口区域的强度特性。在多方案有限元计算的基础上,提出兼顾计算精度和计算成本的强度计算模型。基于该模型,以影响开口区域应力的主要设计参数为设计变量,构造了快速预报开口群角隅节点应力的4种代理模型,并对这4种代理模型进行误差检验,得出在所选取的样本点比例下,Kriging代理模型拟合精度较高。因此,采用构造的Kriging模型分析了结构尺寸对开口角隅节点应力的影响。结果表明:开口面板厚度的变化对角隅节点应力水平影响最大。     

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。     

基于结构参数抽象模型的内河船舶结构强度校核软件设计北大核心CSCD

[目的]旨在设计一种内嵌规范的内河船舶结构自动校核软件,以解决采用手工规范计算方法进行结构设计带来的校核效率低、模型复用难等问题。[方法]软件基于模型-视图-控制器(MVC)框架,以船体模型为中心,开发结构数据库、可视化剖面、规范计算等核心功能模块。设计结构分层模型进行参数管理和共享,模型抽象化以表达特殊结构并与规范解耦,同时结合派生技术,便于软件更新和模型复用。[结果]算例分析表明,基于结构参数抽象的校核软件可保证规范计算的完整性和精度,实现对各类内河船型及规范的完全兼容与组合校验。与手工计算的结果相比,误差不超过0.06%。[结论]该软件可突破不同船型和规范的限制,实现内河船舶结构校核流程化和智能化,降低设计人员对繁杂规范的依赖,同时提高设计、审图质量和操作效率。与同领域软件相比,所提软件兼具计算准确和快速建模的优点。     

基于RANS方法的导管推进器梢隙流动数值模拟北大核心CSCD

以导管推进器为研究对象,采用雷诺时均纳维斯托克斯(RANS)方法对其梢隙流动进行数值模拟研究。通过对网格类型、湍流模型的适用性研究以及对梢部流场的研究探讨,初步建立了基于RANS梢隙流动的数值模拟方法;数值计算结果与实验结果吻合较好。对比分析发现,结构化网格与非结构化网格相比能捕捉到梢隙流动中更加细节的流场信息,如壁面边界层流动等,更适合于梢隙流动的数值模拟。3种湍流模型SST?k-ω,RNG?k-ε及RSM的计算结果基本一致,都能有效模拟梢隙流动。通过间隙区域流场分析发现,梢隙流动的驱动力主要是叶面与叶背之间的压差,受壁面边界层流动的影响。流体进入间隙时流动分离形成间隙分离涡,间隙泄漏流穿过间隙与吸力面侧流体相互作用,卷起形成梢隙涡,在约37.5%弦长位置处形成并附着在桨叶壁面发展,大约在75%弦长位置与桨叶分离进入尾流场中。研究获得了梢隙涡的起始、发展、脱落的变化过程。     

一种基于扩展状态观测器的智能船舶Nomoto模型参数辨识方法北大核心CSCD

[目的]为了支持制导、导航、控制等船舶智能化技术的测试验证平台的搭建,利用系统辨识技术得到高精度的智能船舶野本(Nomoto)运动模型参数。[方法]充分结合扩展状态观测器(ESO)以及鲁棒加权最小二乘支持向量回归(RW-LSSVR)算法的优势,提出一种高效低成本的混合参数辨识方法。为解决模型参数辨识中无法直接有效获取某些状态量的问题,构建了基于ESO的状态估计方法。基于估计方法与直接测量的船舶运动状态量,采用具有较强抗异常值干扰的RW-LSSVR对智能船舶二阶线性Nomoto运动模型参数进行辨识。以已知模型的两艘船舶为测验对象,对所提参数估计与辨识方法进行综合测验。[结果]在利用较少传感器的情况下,通过ESO可较精确地估计出非直接测量的船舶运动状态量,并且利用RW-LSSVR辨识得到的参数值十分接近标准值。[结论]利用所提方法获得的估计状态可用于参数辨识,并且辨识模型具有较好的泛化性。