一种船舶自航点数值模拟方法、装置以及计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种船舶自航点数值模拟方法、装置以及计算机设备，在船舶自航点数值模拟的计算过程中，可以提前获取到相对稳定的流场参数中的强制力大小，将获得的强制力大小与目标强制力进行比较，如果与目标强制力的大小关系不满足预设的大小关系，则根据预设的修正系数对船舶的螺旋桨进行第一次修正，将修正后获取的强制力大小与目标强制力比较，从而可以利用插值算法自动地获取到目标强制力所需要的螺旋桨转速，从而快速精确地选取到船舶的自航点，减少了数值模拟计算的计算量，且在获得较高计算精度情况下，不需要较多的计算资源，同时计算过程中还避免了过多的人工参与，提高计算效率。

A numerical simulation method, device and computer equipment for ship self navigation point

The invention discloses a ship point simulation method, apparatus and computer equipment in the ship calculation numerical simulation process, can advance access to the force field parameters of relative stability in the size of the force will be with the size of the target, if the size of relationship with target force does not meet the size relation of default, is the first amendment according to the preset correction coefficient of propeller on the ship, will force the revised acquisition target size and force, which can automatically obtain the algorithm to the target force required by the interpolation of the propeller speed, can quickly and precisely to select self propulsion point of ship, reduce the numerical simulation computation, and get higher calculation accuracy, does not require more computing resources, with the In the process of calculation, too much manual participation is avoided and the efficiency of calculation is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种船舶自航点数值模拟方法、装置以及计算机设备
本专利技术实施例涉及计算机数值模拟技术，尤其涉及一种船舶自航点数值模拟方法、装置以及计算机设备。
技术介绍
现有的船舶数值模拟计算选取自航点的方式是：当流场达到稳定一段时间后，停止计算，导出强制力FD值，在该稳定区域求出FD值的平均值然后通过经验改变船舶螺旋桨转速R,以使得FD值能够向目标FD值靠近，在新的螺旋桨转速R1下继续计算一段时间，又当流场稳定(流场参数收敛)后，停止计算，导出强制力FD值，在该稳定区域求出FD的平均值通过这两次停止计算后，根据给流场赋值的螺旋桨转速初始R0，R1，以及该船舶的目标强制力FD0，根据一定的算法，推导出目标强制力FD0理论上对应的螺旋桨目标转速，并在该目标转速下对船舶进行数值模拟，获得船舶的流场参数。然而，上述现有技术的方法，在获得目标转速以及对应的流场参数过程中，需要人为的对流场模拟计算过程进行中断，计算效率较低，而且需要等流场稳定一段时间后，才能获得计算所需的FD的平均值，模拟计算的工作量大，导致为了获得较高的计算精度，需要较多的计算资源。
技术实现思路
本专利技术提供一种船舶自航点数值模拟方法、装置以及计算机设备，以解决现有的船舶自航点数值模拟方法过程中需要过多人工中断计算，计算效率低，耗费计算资源较大的问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种船舶自航点数值模拟方法，包括：在流场以螺旋桨的设定转速对船舶进行数值模拟计算；当检测到所述流场参数满足预设的稳定状态条件时，获取所述设定转速对应的当前强制力；判断所述当前强制力与预设的目标强制力FD0是否满足预设的大小关系；若否，则根据所述设定转速获得新的设定转速，并重新进行数值模拟计算，直至所述当前强制力与预设的目标强制力满足预设的大小关系；其中，第一个所述设定转速为R1；根据所述设定转速获得新的设定转速，包括：若R1对应的当前强制力FD1大于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1*α；若R1对应的当前强制力FD1小于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1/α；若Rn对应的当前强制力FDn与预设的目标强制力FD0不满足预设的大小关系，则第n+1个设定转速Rn+1根据Rn、Rn-1、FDn和FDn-1、目标强制力FD0进行插值得到；其中，α为修正系数，0＜α＜1，n≥2。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种船舶自航点数值模拟装置，包括：计算单元，用于在流场以螺旋桨的设定转速对船舶进行数值模拟计算；检测单元，用于当检测到所述流场参数满足预设的稳定状态条件时，获取所述设定转速对应的当前强制力；判断单元，用于判断所述当前强制力与预设的目标强制力FD0是否满足预设的大小关系；设定转速调整单元，用于若否，则根据所述设定转速获得新的设定转速，并重新进行数值模拟计算，直至所述当前强制力与预设的目标强制力满足预设的大小关系；其中，第一个所述设定转速为R1，所述设定转速调整单元还用于：若R1对应的当前强制力FD1大于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1*α；若R1对应的当前强制力FD1小于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1/α；若Rn对应的当前强制力FDn与预设的目标强制力FD0不满足预设的大小关系，则第n+1个设定转速Rn+1根据Rn、Rn-1、FDn和FDn-1、目标强制力FD0进行插值得到；其中，α为修正系数，0＜α＜1，n≥2。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的数值模拟方法。第四方面，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现上述的数值模拟方法。本专利技术实施例的技术方案，在船舶自航点数值模拟的计算过程中，通过检测流场参数是否满足预设的稳定状态条件，可以提前获取到相对稳定的流场参数中的强制力大小，将获得的强制力大小与目标强制力进行比较，如果与目标强制力的大小关系不满足预设的大小关系，则根据预设的修正系数对船舶的螺旋桨进行第一次修正，将修正后获取的强制力大小与目标强制力比较，从而可以利用插值算法自动地获取到目标强制力所需要的螺旋桨转速，从而快速精确地选取到船舶的自航点，减少了数值模拟计算的计算量，且在获得较高计算精度情况下，不需要较多的计算资源，同时计算过程中还避免了过多的人工参与，提高计算效率。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的一种船舶自航点数值模拟方法的步骤流程图；图2是本专利技术实施例二的一种船舶自航点数值模拟装置的结构框图；图3是本专利技术实施例三提供的一种计算设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的一种船舶自航点数值模拟方法的步骤流程图，本实施例可适用于对船舶(包括实体船舶，船模)的自航点进行数值模拟的情况，该方法可以由各类计算设备来执行，具体包括如下步骤：步骤101、在流场以螺旋桨的设定转速对船舶进行数值模拟计算；具体的，船舶的自航点可以分为实体船舶自航点(即实船自航点)和船模自航点，实体船舶自航点和船模自航点有细微差异，船模自航点是指作强制自航试验时，螺旋桨推力恰等于船模阻力及阻力增额时的情况。在进行船舶设计时，需要选取合适的自航点，以便更好的确定螺旋桨转速和船舶设计速度之间的关系，本专利技术实施例可以通过数值模拟计算，通过改变船舶的螺旋桨转速，计算对应的当前强制力FD，当当前强制力FD与所需要设计的船舶的目标强制力FD0接近时或者相等时，认为此时船舶的状态是自航点,其中，目标强制力FD0值是预设的，本领域技术人员根据船舶的设计需求，船舶参数，理论推导出的需要的目标强制力。通常，在对需要模拟的问题进行数值模拟时，会经历如下过程：建立控制方程，确认初始条件及边界条件，划分计算网格，生成计算节点，建立离散方程，离散初始条件和边界条件，给定求解控制参数，求解离散方程，判断解的收敛性，显示和输出计算结果。在本专利技术实施例中，在对船舶的流场进行数值模拟计算时，船舶的螺旋桨的设定转速属于数值模拟计算的初始条件，在进行数值模拟计算时，需要对其进行设定，在本方案中，本领域技术人员可以根据对待模拟计算船舶的掌握和熟悉情况，初步估计一个认为合适的螺旋桨的转速R1作为设定转速，该转速R1作为初始条件，然后根据R1，以及其他数值模拟必要的其他步骤，例如选取合适的控制方程，网格的划分，对该船舶进行数值模拟计算，获得船舶在该初始条件下的流场参数，例如船舶的强制力FD、船舶航行阻力，螺旋桨推力等。步骤102、当检测到所述流场参数满足预设的稳定状态条件时，获取所述设定转速对应的当前强制力；在本专利技术实施例中，在数值模拟计算过程中，在每一次迭代，所需要获得的流场参数都会根据初始条件获得一个值，当这些值满足预设的稳定状态条件时，此时认为流场基本稳定，获得与设定的转速R1对应的当前强制力FD1。需要说明的是，本专利技术实施例中，流场参数满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶自航点数值模拟方法，其特征在于，包括：在流场以螺旋桨的设定转速对船舶进行数值模拟计算；当检测到所述流场参数满足预设的稳定状态条件时，获取所述设定转速对应的当前强制力；判断所述当前强制力与预设的目标强制力FD0是否满足预设的大小关系；若否，则根据所述设定转速获得新的设定转速，并重新进行数值模拟计算，直至所述当前强制力与预设的目标强制力满足预设的大小关系；其中，第一个所述设定转速为R1；根据所述设定转速获得新的设定转速，包括：若R1对应的当前强制力FD1大于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1*α；若R1对应的当前强制力FD1小于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1/α；若Rn对应的当前强制力FDn与预设的目标强制力FD0不满足预设的大小关系，则第n+1个设定转速Rn+1根据Rn、Rn‑1、FDn和FDn‑1、目标强制力FD0进行插值得到；其中，α为修正系数，0＜α＜1，n≥2。

【技术特征摘要】
1.一种船舶自航点数值模拟方法，其特征在于，包括：在流场以螺旋桨的设定转速对船舶进行数值模拟计算；当检测到所述流场参数满足预设的稳定状态条件时，获取所述设定转速对应的当前强制力；判断所述当前强制力与预设的目标强制力FD0是否满足预设的大小关系；若否，则根据所述设定转速获得新的设定转速，并重新进行数值模拟计算，直至所述当前强制力与预设的目标强制力满足预设的大小关系；其中，第一个所述设定转速为R1；根据所述设定转速获得新的设定转速，包括：若R1对应的当前强制力FD1大于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1*α；若R1对应的当前强制力FD1小于预设的目标强制力FD0，则根据R1获得第二个设定转速R2＝R1/α；若Rn对应的当前强制力FDn与预设的目标强制力FD0不满足预设的大小关系，则第n+1个设定转速Rn+1根据Rn、Rn-1、FDn和FDn-1、目标强制力FD0进行插值得到；其中，α为修正系数，0＜α＜1，n≥2。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述设定转速获得新的设定转速的步骤还包括：若FD1＝FD0，则设置所述船舶的螺旋桨第二转速R2＝R1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述稳定状态条件具体为：所述流场参数的波动值在预设范围内，或所述流场参数相邻两点连线的斜率的绝对值小于预设值。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述FD1为所述流场的参数满足预设的稳定状态条件时所经历的计算步数X中，最后的360m步中每一步计算的强制力值的平均值，所述FDn为所经历的计算步数X+(n-1)k中，最后的360P步中每一步计算的强制力值的平均值，其中，k＞360m正整数，m≥1正整数，P≥1正整数，且k-360P＞100。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述α＝0.97。6.一种船舶自航点数值模拟装置，其特征在于，包括：计算单元，用于在流场以螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炳亮，王婷，
申请(专利权)人：广船国际有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44