散貨船配載儀中的船舶穩(wěn)性計(jì)算.pdf

1、船舶浮態(tài)和穩(wěn)性的計(jì)算是散貨船配載儀中的核心算法之一。為提高計(jì)算精度，本文基于散貨船船體及艙室的數(shù)字化三維設(shè)計(jì)模型，研究散貨船配載儀中船舶浮態(tài)與穩(wěn)性的計(jì)算方法。主要工作如下:
　　(1)基于船舶三維設(shè)計(jì)模型建立了船舶的外板數(shù)據(jù)庫。首先通過計(jì)算幾何算法庫(Computational Geometry Algorithms Library，CGAL)的切片模塊按肋位切割船舶三維設(shè)計(jì)模型，得到每個(gè)肋位處橫剖面的型值數(shù)據(jù);然后采用“型值等距

2、偏移法”模擬板厚，等距偏移后得到各橫剖面處的外板數(shù)據(jù)。
　　(2)根據(jù)船舶外板數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行了任意裝載狀態(tài)下的船舶浮態(tài)計(jì)算。首先通過水線面和外板數(shù)據(jù)求交得到雅克比矩陣系數(shù);然后利用牛頓迭代法求解船舶浮態(tài)方程組計(jì)算船舶浮態(tài)參數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明:與裝載手冊給定值相比，浮態(tài)計(jì)算結(jié)果誤差較小。相比于傳統(tǒng)方法，適用于船舶任意浮態(tài)，計(jì)算精度較高。
　　(3)利用不同的穩(wěn)性計(jì)算法進(jìn)行了散貨船穩(wěn)性的計(jì)算，并繪制出不同載況下的船舶復(fù)原力臂曲線。計(jì)

3、算結(jié)果表明:采用靜平衡下的自由縱傾法的計(jì)算結(jié)果與裝載手冊的計(jì)算結(jié)果更為接近，誤差較小，從而驗(yàn)證了基于三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)性計(jì)算的準(zhǔn)確性及可行性。
　　(4)利用圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)實(shí)現(xiàn)了散貨船浮態(tài)和穩(wěn)性的計(jì)算過程的并行加速。通過在GPU中進(jìn)行水線面和外板數(shù)據(jù)的求交及雅克比矩陣系數(shù)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算時(shí)間6-10倍的加速，有效提高了計(jì)算效率。
　　本文所有算例采用C++編程實(shí)現(xiàn)，通