散貨船配載儀中的船舶穩(wěn)性計算.pdf

1、船舶浮態(tài)和穩(wěn)性的計算是散貨船配載儀中的核心算法之一。為提高計算精度，本文基于散貨船船體及艙室的數(shù)字化三維設計模型，研究散貨船配載儀中船舶浮態(tài)與穩(wěn)性的計算方法。主要工作如下:
　　(1)基于船舶三維設計模型建立了船舶的外板數(shù)據(jù)庫。首先通過計算幾何算法庫(Computational Geometry Algorithms Library，CGAL)的切片模塊按肋位切割船舶三維設計模型，得到每個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，進行了任意裝載狀態(tài)下的船舶浮態(tài)計算。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)方程組計算船舶浮態(tài)參數(shù)。計算結果表明:與裝載手冊給定值相比，浮態(tài)計算結果誤差較小。相比于傳統(tǒng)方法，適用于船舶任意浮態(tài)，計算精度較高。
　　(3)利用不同的穩(wěn)性計算法進行了散貨船穩(wěn)性的計算，并繪制出不同載況下的船舶復原力臂曲線。計

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