一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，包括如下步骤：步骤S1，计算机终端将船体首部外飘砰击范围内的船体外壳离散为多个空间四边形；步骤S2，计算每一个空间四边形的各个顶点对应的顶点属性；步骤S3，将每一个空间四边形划分为对应的两个三角形，并在每一个三角形内部确定需要作参数计算的多个计算点；步骤S4，基于各顶点属性计算每一个顶点对应的第一设计参数指标和每一个计算点对应的第二设计参数指标；步骤S5，按照预设的渲染方法，将每一个顶点和每一个计算点及其各自对应的第一设计参数指标和第二设计参数指标显示在计算机终端屏幕上，本发明专利技术原理简单，计算速度快，能够直观显示船舶的各项设计参数。

A Parallel Computing Method for Slamming of Ship Head Floating Outside Based on Three-Dimensional Model

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法
本专利技术涉及一种船体首部外飘砰击计算方法，尤其涉及一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法。
技术介绍
砰击是一种波浪与船体的激烈冲击现象，主要发生于船首部。砰击是由于船舶在恶劣海况中剧烈纵摇，船首露出水面，又以相当大的相对速度进入水中而造成。砰击使船体首部受到很大的冲击压力，冲击压力则常可使船体首部结构严重变形或破坏，并引起较大的船体纵向弯矩。传统的船体首部砰击计算方法依靠设计师手动量取砰击区域内不同位置处的局部水线角、船首冲击角度等数据，并参考相应规范计算出首部砰击载荷，获取某一船体板格内的最大压力承受值后计算出各项设计参数指标。这些设计参数指标通常采用办公文档进行数据保存。传统的通过手工量取数据的方式计算船体设计的各项参数指标极大降低了工作效率，而且船舶设计师量取的各项数据无法直观的表征船体的三维结构，比如无法直观的表征船体外壳的法向量、船体外板板后的分布规律等。另外，虽然现有技术中存在着一些船首砰击计算方法，但这些计算方法的计算原理复杂，计算耗时较长。
技术实现思路
鉴于上述存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种原理简单，计算速度较快，且能够直观显示计算结果的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，以解决上述技术问题。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是，提供一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，运行于计算机终端上，包括如下步骤：步骤S1，所述计算机终端依据输入的船体外壳型线，并通过预设的离散化方法，将船体首部外飘砰击范围内的船体外壳离散为多个空间四边形；步骤S2，所述计算机终端根据预设的第一计算方法，计算每一个所述空间四边形的每一个顶点对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值；步骤S3，所述计算机终端按照预设的划分方法，将每一个所述空间四边形划分为对应的两个三角形，并在每一个所述三角形的内部确定需要作设计参数计算的多个计算点；步骤S4，所述计算机终端，根据于所述步骤S2接收的各所述顶点分别对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值，并通过预设的第二计算方法，并行计算得到每一个所述顶点对应的第一设计参数指标和每一个所述三角形内部各所述计算点对应的第二设计参数指标；步骤S5，所述计算机终端内部的图形处理器，按照预设的渲染方法，将每一个所述顶点及其对应的第一设计参数指标和每一个所述计算点及其对应的第二设计参数指标形成渲染图形后显示于所述计算机终端的屏幕上，以作为计算结果。作为本专利技术的一种优选方案，所述的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，还包括，步骤S6，所述计算机终端的所述图形处理器将所述步骤S5中的所述渲染图形保存到所述计算机终端的存储器中；所述计算机终端内还包括一用户交互模块，所述用户交互模块连接所述存储器，提供给用户在所述计算机终端的屏幕上点选所述渲染图形中的任意点时，获取于所述存储器中存储的对应被点选的所述任意点或距离被点选的所述任意点最近的所述顶点对应的所述第一设计参数指标或所述计算点对应的所述第二设计参数指标，并显示在所述计算机终端的屏幕上。作为本专利技术的一种优选方案，所述船体外壳型线包括水线和横剖面线。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S2中，每一个所述顶点的所述顶点属性包括每一个所述顶点的坐标值和对应的顶点法向量；所述船体外壳型线的型值为决定型线空间位置的各点坐标值。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S2中，所述计算机终端根据预设的所述第一计算方法计算所述空间四边形的各所述顶点对应的顶点法向量的方法，具体包括如下步骤：步骤S21，所述计算机终端获取包含有一指定的所述顶点的所有所述空间四边形；步骤S22，在每一个包含有指定的所述顶点的所有所述空间四边形中，将指定的所述顶点和分别与指定的所述顶点相连的两个所述顶点相连形成所述三角形；步骤S23，所述计算机终端计算于所述步骤S22中得到的每一个所述三角形对应的法向量；步骤S24，根据指定的所述顶点在各所述三角形中对应的内角大小，将所述步骤S23中得到的每一个所述三角形对应的法向量取加权平均值得到指定的所述顶点对应的顶点法向量；步骤S25，重复步骤S21-步骤S24，直至完成计算所有所述空间四边形中的所有所述顶点对应的顶点法向量。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S1中所述的离散化方法，包括如下步骤：步骤A1，将上下设置于船体外壳上的各条所述水线分别按照平分方式，划分为数量相同的线段，然后沿船首至船尾方向依次记录各条所述水线上的平分节点；步骤A2，将每一条所述水线上的顺序相同的所述平分节点按高度方向依次相连形成多条等参线；各所述水线和各所述等参线相互分割形成多个所述空间四边形。作为本专利技术的一种优选方案，每一个所述空间四边形对应的网格大小均小于或等于200mm*200mm。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S4中的所述第一设计参数指标为各所述顶点各自所处位置的局部水线角、各所述顶点上的船首局部冲击角度以及从水平线连接至各所述顶点的切线的局部线型角度的一种或多种；所述第二设计参数指标为所述三角形内部的各所述计算点各自所处位置的局部水线角、各所述计算点上的船首局部冲击角度以及从水平线连接至各所述计算点的切线的局部线型角度的一种或多种。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S4中，所述第二计算方法为重心坐标插值法，所述重心坐标插值法通过如下公式计算获得每一个所述三角形内部各所述计算点对应的所述第二设计参数指标：p＝λ1a+λ2b+λ3c其中，p用于表示所述第二设计参数指标；a、b、c分别为一个所述三角形分别对应的三个顶点A、B、C的所述第一设计参数指标；三角形PBC、三角形PCA和三角形PAB的面积之比为λ1：λ2：λ3，且λ1+λ2+λ3＝1；P用于表示所述三角形内部的所述计算点。作为本专利技术的一种优选方案，所述计算机终端通过以下公式计算得到每一个所述空间四边形的各个所述顶点和每一个所述三角形的各所述计算点对应的船体首部冲击设计压力：其中，PFB用于表示所述船体首部冲击设计压力；fFB用于表示各所述顶点或各所述计算点的船体首部外张冲击压力的纵向分布系数；Vim用于表示各所述顶点或各所述计算点的冲击速度；γwl用于表示各所述顶点或各所述计算点的船首局部冲击角度；CFB用于表示各所述顶点或各所述计算点的垂向位置系数。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S4中，所述并行计算过程在所述计算机终端内部的图形处理器中进行，然后在所述步骤S5中将并行结果直接进行渲染并显示在所述计算机终端的屏幕上。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是，1、船体结构设计师无需重复手动量取船体的相关数据，所有的船体首部砰击区域的角度计算以及其他设计参数指标计算均在计算机终端上自动完成；2、本专利技术计算原理简单，计算速度较快；3、计算结果能够直观的显示在计算机终端的屏幕上，设计人员仅需点击屏幕上显示的船体相关位置，即可显示该船体位置对应的各项设计参数指标，计算结果显示直观明了。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法的方法流程图；图2是本专利技术实施例二提供的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法的方法流程图；图3是应用本专利技术实施例一或实施例二提供的基于三维模型的船体首本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，运行于计算机终端上，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，所述计算机终端依据输入的船体外壳型线，并通过预设的离散化方法，将船体首部外飘砰击范围内的船体外壳离散为多个空间四边形；步骤S2，所述计算机终端根据预设的第一计算方法，计算每一个所述空间四边形的每一个顶点对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值；步骤S3，所述计算机终端按照预设的划分方法，将每一个所述空间四边形划分为对应的两个三角形，并在每一个所述三角形的内部确定需要作设计参数计算的多个计算点；步骤S4，所述计算机终端，根据于所述步骤S2接收的各所述顶点分别对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值，并通过预设的第二计算方法，并行计算得到每一个所述顶点对应的第一设计参数指标和每一个所述三角形内部各所述计算点对应的第二设计参数指标；步骤S5，所述计算机终端内部的图形处理器，按照预设的渲染方法，将每一个所述顶点及其对应的第一设计参数指标和每一个所述计算点及其对应的第二设计参数指标形成渲染图形后显示于所述计算机终端的屏幕上，以作为计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，运行于计算机终端上，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，所述计算机终端依据输入的船体外壳型线，并通过预设的离散化方法，将船体首部外飘砰击范围内的船体外壳离散为多个空间四边形；步骤S2，所述计算机终端根据预设的第一计算方法，计算每一个所述空间四边形的每一个顶点对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值；步骤S3，所述计算机终端按照预设的划分方法，将每一个所述空间四边形划分为对应的两个三角形，并在每一个所述三角形的内部确定需要作设计参数计算的多个计算点；步骤S4，所述计算机终端，根据于所述步骤S2接收的各所述顶点分别对应的顶点属性以及所述船体外壳型线对应的型值，并通过预设的第二计算方法，并行计算得到每一个所述顶点对应的第一设计参数指标和每一个所述三角形内部各所述计算点对应的第二设计参数指标；步骤S5，所述计算机终端内部的图形处理器，按照预设的渲染方法，将每一个所述顶点及其对应的第一设计参数指标和每一个所述计算点及其对应的第二设计参数指标形成渲染图形后显示于所述计算机终端的屏幕上，以作为计算结果。2.如权利要求1所述的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，其特征在于，还包括，步骤S6，所述计算机终端的所述图形处理器将所述步骤S5中的所述渲染图形保存到所述计算机终端的存储器中；所述计算机终端内还包括一用户交互模块，所述用户交互模块连接所述存储器，提供给用户在所述计算机终端的屏幕上点选所述渲染图形中的任意点时，获取于所述存储器中存储的对应被点选的所述任意点或距离被点选的所述任意点最近的所述顶点对应的所述第一设计参数指标或所述计算点对应的所述第二设计参数指标，并显示在所述计算机终端的屏幕上。3.如权利要求1所述的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，其特征在于，所述船体外壳型线包括水线和横剖面线。4.如权利要求1所述的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，每一个所述顶点的所述顶点属性包括每一个所述顶点的坐标值和对应的顶点法向量；所述船体外壳型线的型值为决定型线空间位置的各点坐标值。5.如权利要求4所述的基于三维模型的船体首部外飘砰击并行计算方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述计算机终端根据预设的所述第一计算方法计算所述空间四边形的各所述顶点对应的顶点法向量的方法，具体包括如下步骤：步骤S21，所述计算机终端获取包含有一指定的所述顶点的所有所述空间四边形；步骤S22，在每一个包含有指定的所述顶点的所有所述空间四边形中，将指定的所述顶点和分别与指定的所述顶点相连的两个所述顶点相连形成所述三角形；步骤S23，所述计算机终端计算于所述步骤S22中得到的每一个所述三角形对应的法向量；步骤S24，根据指定的所述顶点在各所述三角形中对应的内角大小，将所述步骤S23...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓斌，刘奕谦，谢小龙，王伟飞，宋扬，张伟，
申请(专利权)人：中国船舶工业集团公司第七零八研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31