船舶在随机风浪作用下的倾覆仿真研究

发布时间：2025-05-27 00:11

　　虚拟现实技术用于将科学成果等采用可视化的方式展现给公众。船舶的倾覆运动仿真也是采用虚拟现实技术将翻船的过程以三维可视化的方式呈现。那么,如何平衡好真实感与实时性就显的尤为重要。本文从三个方面重点研究船舶在随机风浪作用下的倾覆仿真,即随机风场和海浪的同步模拟算法、船舶在横摇运动下恢复力臂计算模型和实现船舶倾覆模型的三维可视化仿真。力求能以较高的分辨率模拟船舶在外力作用下,发生横摇运动直至倾覆的全过程。为实现此目标,主要进行了以下研究:首先,针对现有方法对随机风和海浪的同步模拟存在的周期性问题,提出了一种改进的随机风场和海浪的同频叠加模拟算法。该方法在选取频率区间时,将随机风与海浪同时考虑,忽略低频与高频,集中选取风谱与海浪谱的同频部分。为得到具有随机性的风和海浪模拟结果,在选取离散点时,采用两次随机过程选取离散区间与离散点,从而使算法输出具有随机性与准确性的模拟结果。其次,为了精确计算船舶发生倾覆的时间问题,本文提出一种改进的恢复力臂计算模型。该模型首次将时间与侧倾角引入恢复力臂的计算,使恢复力臂值随时间与侧倾角变化。新的计算模型可以大幅度提高力臂的精确度。最后,通过对船舶在海面上的受力分...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究的背景
    1.2 研究的意义与目的
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 随机风浪模拟研究现状
        1.3.2 倾覆力臂算法研究现状
        1.3.3 船体倾覆仿真研究现状
    1.4 本文的研究思路及内容
    1.5 论文结构
第2章 随机风浪仿真技术研究
    2.1 风场的模拟方法
        2.1.1 风的基本性质分析
        2.1.2 随机风谱的选择
        2.1.3 随机风场的研究方法
    2.2 海浪谱的选择
    2.3 改进的随机风浪的同步模拟
        2.3.1 随机风和随机海浪同步模拟方法
        2.3.2 谐波叠加方法
    2.4 实验结果与分析
    2.5 本章小结
第3章 船舶横摇运动算法验证
    3.1 船舶横摇运动的影响因素
        3.1.1 浪的影响
        3.1.2 风的影响
    3.2 船舶横摇运动研究
        3.2.1 船舶横摇运动的基本理论
        3.2.2 规则波中的线性横摇运动研究
        3.2.3 在规则波中的非线性运动：
    3.3 稳性力臂的计算方法
        3.3.1 经典力臂计算方法
        3.3.2 参数化的力臂计算方法
        3.3.3 改进的恢复力臂计算方法
    3.4 结果分析
    3.5 本章小结
第4章 船体倾覆运动的三维可视化仿真
    4.1 船舶的稳定性研究
        4.1.1 倾覆原因分析
        4.1.2 海上漂浮船舶相关模拟分析
    4.2 船舶运动的可视化方法概述
        4.2.1 基于OpenGL船舶航行的可视化
        4.2.2 基于3dmax的船舶三维运动仿真
    4.3 船舶倾覆运动的仿真研究
        4.3.1 船体倾覆模型的提出
        4.3.2 基于untiy3d船舶倾覆过程的三维可视化仿真
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：4047197