【技术实现步骤摘要】
一种游艇模拟器中游艇海豚运动实时仿真方法
本专利技术涉及游艇模拟器，特别涉及一种游艇模拟器中游艇海豚运动实时仿真方法。
技术介绍
游艇是一种惊险刺激的水上休闲娱乐项目，目前已逐步走入人们的视野。但是游艇项目因为其费用仍较为高昂且游艇从业者较为稀缺，该项目并没有达到大众普及的程度。游艇模拟器是一种模拟游艇水上运动的仿真设备。从消费者角度考虑，该设备可以降低游艇体验成本，无需登上实艇甚至无需到达海边即可体验全方位的游艇感受；从游艇从业者考虑，该设备可以降低游艇驾驶员培训成本与风险，游艇驾驶员在模拟器上进行充分训练后，再进行实船训练及考证。海豚运动是游艇在静水中，处于一定航速下发生的一种周期性、有界性、垂直平面内的运动，剧烈的海豚运动会导致船舶越出水面，然后撞入水中，该运动理论上会损害船体结构，但在游艇实际航行过程中，这种颠簸的运动是游艇体验乐趣非常重要的一部分，因此非常具有研究意义。这类不稳定性运动发生在静水中，并无激励存在，海豚运动的产生与船舶结构设计和船速有关，存在一定的发生阈值。线性稳定性分析可揭示这类不稳定行为可能发生的条件。目前游艇海豚运动的研究成果中，相关学者大多采用的是基于模型实验的实验流体力学方法和基于计算流体力学的二维、二维半、三维方法。实验流体力学对试验场地要求很高，要求拥有实验水池、拖曳设备和实船模型，该方法对于理论研究有着巨大的意义，需要消耗大量的人力物力资源。而计算流体力学是对游艇几何模型表面进行剖分，计算每一个微分单元上的受力，然后进行求和从而得到船体上所受合力，该方法计算量非
【技术保护点】
1.一种游艇模拟器中游艇海豚运动实时仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：/nA、读取游艇设计参数/n从游艇模型数据库中读取游艇设计参数，将游艇设计参数传入游艇运动数学模型计算程序；/nB、计算游艇静水中定常运动状态/n基于平板滑行理论和Savitsky关于棱柱形滑行艇的相关研究，游艇定常纵倾角由公式(1)-(4)计算；根据游艇重量和宽度，由公式(1)计算出游艇的动升力系数，再由式(2)对动升力系数进行斜升角修正，根据游艇的重心纵向位置、游艇宽度和速度计算出游艇运动的游艇宽度傅汝德数，由式(3)计算游艇运动的实时浸湿表面长宽比，将游艇修正后的动升力系数、游艇实时浸湿表面长宽比和游艇宽度傅汝德数代入式(4)计算出游艇定常纵倾角；/n
【技术特征摘要】
1.一种游艇模拟器中游艇海豚运动实时仿真方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、读取游艇设计参数
从游艇模型数据库中读取游艇设计参数，将游艇设计参数传入游艇运动数学模型计算程序；
B、计算游艇静水中定常运动状态
基于平板滑行理论和Savitsky关于棱柱形滑行艇的相关研究，游艇定常纵倾角由公式(1)-(4)计算；根据游艇重量和宽度，由公式(1)计算出游艇的动升力系数，再由式(2)对动升力系数进行斜升角修正，根据游艇的重心纵向位置、游艇宽度和速度计算出游艇运动的游艇宽度傅汝德数，由式(3)计算游艇运动的实时浸湿表面长宽比，将游艇修正后的动升力系数、游艇实时浸湿表面长宽比和游艇宽度傅汝德数代入式(4)计算出游艇定常纵倾角；
其中，FLβ为游艇所受动升力，Δ为游艇排水量，ρ为海水密度，V为游艇航行速度，B为游艇宽度，τ为游艇航行定常纵倾角、以角度为单位，β为游艇的斜升角，CL0为斜升角为0时的动升力系数，λW为浸湿表面长宽比，FnB为游艇宽度傅汝德数，CLβ为斜升角为β时的动升力系数，lcg为游艇重心距船艉纵向位置；
C、计算游艇垂荡和纵摇两个自由度运动的水动力系数
游艇垂荡和纵摇运动的耦合方程如下式所示：
其中，M为游艇重量，η3为游艇垂荡运动位移，η5为游艇纵摇运动角度，t为时间，Ajk为附加质量，Bjk为阻尼系数，Cjk为回复系数；下标j取值为3或5，下标k取值为3或5，3表示垂荡运动，5表示纵摇运动；I55是纵摇转动惯量；游艇垂荡和纵摇运动的水动力系数计算采用高频自由液面假设，游艇附加质量和阻尼系数假设与频率无关，阻尼由游艇升力效应引起；
C1、计算游艇垂荡和纵摇附加质量
附加质量的计算考虑游艇高速运动时船艏抬升现象，此时部分船体会抬出水面，在船体上出现水流分离点，船艏至折角边浸水起始处的船体和折角边浸水起始处至船艉的船体，并简称为第一部分船体和第二部分船体；附加质量计算按两部分船体分别计算；
第一部分船体对垂荡附加质量的贡献为：
第一部分船体对垂荡和纵摇的耦合附加质量为：
第一部分船体的纵摇附加质量为：
第二部分船体对垂荡附加质量的贡献为：
第二部分船体对垂荡和纵摇的耦合附加质量为：
第二部分船体的纵摇附加质量为：
其中，K为垂荡附加质量求解的过程变量，zmax为最大压力处垂向坐标，上标1表示第一部分船体，上标2表示第二部分船体...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹勇，李笑晨，孙霄峰，张秀凤，神和龙，任俊生，刘秀文，刘春雷，朱忠显，钱小斌，
申请(专利权)人：大连海事大学，大连海大智龙科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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