為了提高液貨船破損浮態(tài)計算性能,提出一種基于圖形處理器（graphics processing unit,GPU）的船舶破損浮態(tài)并行計算方法。通過對船舶三維模型切片,然后對所有切割肋位橫截面做等距偏移和簡化,得到船舶外殼和破損艙室的外板離線數(shù)據(jù)。在GPU中進(jìn)行船舶外殼、破損艙室和水線面的求交計算。然后對雅可比矩陣系數(shù)分類進(jìn)行并行計算,將計算得出的雅可比系數(shù)送回中央處理器（center processing unit,CPU）中求解船舶破損浮態(tài)方程。通過計算兩種載況下的破損組合,與直接使用CPU計算相比,在保證計算精度的前提下,計算速度可提高9～14倍,有效提高了液貨船破損浮態(tài)浮態(tài)計算的實時性。 

【文章來源】：船舶設(shè)計通訊. 2020,(01)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

液貨船“SC AQUARIUS”三維模型示意圖

為了提高計算的效率，對線性變化大的地方加密切割，對平行中體和線性變化小的部分減少切割，獲得船舶按照切割肋位分布的各點的三維坐標(biāo)，如圖2所示。目前，通常使用船殼系數(shù)來進(jìn)行船舶實際排水體積等參數(shù)的計算，將型排水體積乘以船殼系數(shù)來估算實際排水體積。但該種方法計算不準(zhǔn)確，并且在計算船體浮心、漂心時會導(dǎo)致很大的誤差。為了得到船舶的外板數(shù)據(jù)，對切割橫剖面多邊形做偏移值為平均板厚的多邊形偏移，得到外板數(shù)據(jù)。

由于設(shè)計軟件導(dǎo)出的STL模型是三角面組成，與切割肋位求交計算后會產(chǎn)生很多冗余點，一條船的外殼往往由幾十萬個三維點坐標(biāo)組成。某一橫剖面的點集如圖3所示，這對于之后計算的加速是十分不利的。所以這里需要對所有生成的橫剖面多邊形在保證計算精度前提下進(jìn)行簡化。多邊形的簡化是在保證多邊形的幾何特性前提下盡可能減少頂點的數(shù)量。如圖3所示，頂點p和r為q的相鄰頂點。s1、s3、s4為原多邊形刪除頂點。刪除頂點q后形成線段pr，我們可以將閾值設(shè)定為原多邊形各頂點（不含p、r點）到pr最大值與最小值的比值v1/v2來判定是否刪除該點。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]船舶浮態(tài)計算的一種修正方法[J]. 劉春雷,尹勇,孫霄峰,張秀鳳.  大連海事大學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[2]破損船舶自由浮態(tài)計算[J]. 林焰,李鐵驪,紀(jì)卓尚.  大連理工大學(xué)學(xué)報. 2001(01)
[3]關(guān)于解船舶浮態(tài)問題的矩陣方法[J]. 趙曉非,林焰.  中國造船. 1985(03)
[4]船舶浮態(tài)計算方法及船舶浮態(tài)圖譜[J]. 趙曉非,王世連,李寶栓.  中國造船. 1985(01)
[5]縱傾船舶浮態(tài)計算的新方法——三參數(shù)迭代法[J]. 王維宇,林洪波,何惠明.  交通部上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報. 1984(02)



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