船体NURBS曲面解析及船舶纵向下水过程的数值模拟

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把新建船舶从船台移入水中的过程称为船舶下水。下水后船舶才开始她的生命之旅。纵向下水是一种使用广泛的传统下水方法,也是最复杂的下水方法之一。通常纵向下水可以分为前后相连的四个阶段:起动,入水,艉浮与漂浮。整个下水过程虽然只有短短的一、二分钟,但却隐藏着各种潜在的风险。假如没有精确地纵向下水模拟,无法预测和避免风险地情况。另一方面,在现代船舶结构设计中CAD软件是一种标准设计工具。设计的船体可以以数字形式导出,如IGES,STEP或ACIS文件。这种文件包括详细记录2D或3D几何模型。对于船体与复杂结构数字形式有优势。有鉴于此,本文基于IGES文件,为了生成船体表面应用NURBS曲面数字模型。为了应用NURBS曲面数字模型开发了用户友好的MatLab计算程序。基于各船体NURBS曲面数字模型建立了船舶纵向下水过程的具体数值模拟方法。对船尾纵向下水过程中的四个阶段,根据各自的运动微分方程,分别得出了纵向下水速度随距离的变化。该计算程序能直接从IGES文件读取NURBS曲面的消息,由此计算出船体处于任意位置的湿表面积,排水体积,浮力,浮心,进而计算出下水速度与加速度等。终于,对一艘3100TEU集装箱船系统地探讨下水的质量,滑道斜度,滑道摩擦系数,滑道长度与水位高度主要下水参数的改变对下水过程产生的影响。计算的船舶静力学验证通过商业软件得到的结果比较。研究表明,本文提出的基于NURBS曲面数字模型的船舶静力学与船舶纵向下水的新的模拟方法和计算程序是可行的,而且也很容易根据不同需求对模拟方法和计算程序进行改进。
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