[发明专利]基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测方法及系统

说明书

本公开公开了基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测方法及系统，读取船舶的型值点；根据各水线上的型值点，反算水线的三次B样条表达式；基于水线的三次B样条表达式，计算船体外形的广义截面曲线；确定波浪的类型及波面的表达式，根据波浪的类型及波面的表达式，寻找广义截面曲线与瞬时波面的交点，进而获得波浪中船体湿表面网格；基于波浪中船体湿表面网格，预测波浪中船舶所受到的水动力。

技术领域

本公开涉及船舶工程及海洋工程技术领域，特别是涉及基于波浪中船体湿表面网格的划分及船舶水动力的预测。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

在实现本公开的过程中，发明人发现现有技术中存在以下技术问题：

船舶设计过程中常采用面元法预测船舶的水动力学性能。船体湿表面网格的划分是面元法计算的第一步。一套划分合理的网格不仅影响到计算结果的精度，有时甚至直接关系到计算的成败。目前，船体湿表面面元划分的方法主要有两类。第一类方法是采用现有的计算机辅助设计软件预先建立船体表面的几何模型，而后通过对该模型进行离散获得船体表面网格。这一类方法优点在于能够比较直观得获得网格在船体表面的分布情况，但缺点是建立船体表面几何模型的工作往往费时费力，而且获得的网格数据仅能通过有限的几种数据格式输出，在应用时会有较大的局限性。

第二类方法采用样条函数(通常是B样条或非均匀有理B样条)拟合船体的表面。这类方法能够比较灵活地建立船体表面的数学模型，便于输出船体网格数据以供后续的计算程序使用。但目前相关研究中存在两个普遍的问题，第一是采用样条函数拟合船体表面之前需要对船体的型值点进行预处理(例如船体表面曲面片的划分、型值点的加密等)，这一过程往往是繁琐的；另一个问题目前报道的方法往往只针对静水条件，即船舶的湿表面积是恒定的。对于波浪中瞬时变化的船舶湿表面，应用现有的方法往往难以给出理想的网格划分情况。

现有技术需要解决的技术问题是，如何对船体湿表面网格进行划分，进而实现船舶水动力学性能预测。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测方法及系统。该方法基于样条函数实现，能够根据已知的船舶型值点对波浪中瞬时变化的船舶湿表面直接进行网格划分，不需要对船体的型值点进行预处理。利用生成的湿表面网格，可以进行船舶水动力的预测。

第一方面，本公开提供了基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测方法；

基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测方法，包括：

读取船舶的型值点；

根据各水线上的型值点，反算水线的三次B样条表达式；

基于水线的三次B样条表达式，计算船体外形的广义截面曲线；

确定波浪的类型及波面的表达式，根据波浪的类型及波面的表达式，寻找广义截面曲线与瞬时波面的交点，进而获得波浪中船体湿表面网格；

基于波浪中船体湿表面网格，预测波浪中船舶所受到的水动力。

第二方面，本公开还提供了基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测系统；

基于波浪中船体湿表面网格的船舶水动力预测系统，包括：

型值点读取模块，其被配置为：读取船舶的型值点；

反算模块，其被配置为：根据各水线上的型值点，反算水线的三次B样条表达式；

广义截面曲线计算模块，其被配置为：基于水线的三次B样条表达式，计算船体外形的广义截面曲线；