[發明專利]一種對標物理水池模型試驗的船舶阻力虛擬試驗平臺

有效

• 申請號: 202110753334.6
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113361018B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 朱鋒;李勝忠;趙峰
• 申請（專利權）人: 中國船舶科學研究中心
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/20;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 無錫華源專利商標事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發明公開了一種對標物理水池模型試驗的船舶阻力虛擬試驗平臺，涉及船舶虛擬仿真技術領域，平臺包括工作流程依次串聯的七個執行模塊，分別為虛擬試驗工程模塊、實船主尺度信息輸入模塊、虛擬試驗方案設計模塊、數值船模加工車間模塊、虛擬試驗及過程監控模塊、虛擬試驗數據處理及報告自動生成模塊、虛擬試驗可視化情景再現模塊，執行模塊依據知識封裝原則使用戶無需掌握數值預報方面的任何專業知識即可開展船舶阻力虛擬試驗，最大程度地降低了用戶的使用門檻，縮短了船舶性能的評估周期，提高了船舶的設計效率。

技術領域

本發明涉及船舶虛擬仿真技術領域，尤其是一種對標物理水池模型試驗的船舶阻力虛擬試驗平臺。

背景技術

隨著CFD(Computational?Fluid?Dynamics，計算流體動力學)數值仿真技術的不斷發展，越來越多的商用軟件被開發用來解決船舶水動力性能的計算問題，比如Fluent、Star-CCM以及Shipflow等船舶CFD數值計算軟件，在船舶設計初期，承擔了大量的船舶水動力性能的預報工作，為船舶設計提供了巨大的技術支撐。然而上述CFD數值計算軟件本身的使用過程十分復雜，非專業人員需要花費大量的時間和精力對其進行系統地培訓和操練；另外軟件的計算精度往往會受到不同用戶專業熟練程度的影響，同一個計算方案不同用戶來操作可能出現不同的計算結果；與此同時，用戶在開展數值計算前，需對具體的計算對象的網格進行處理和劃分，獲得質量要求滿足相應CFD數值計算軟件準入要求的網格形式，這就要求用戶在網格劃分能力上具備較高的專業水準；另一方面，一般的商用軟件無法直接獲取阻力試驗結果及其流場圖片等信息，用戶需對軟件計算獲得的原始數據進行專業化的處理才能撰寫阻力性能計算報告，根據統計信息可知，一個完整的CFD數值計算案例，用戶花費在前處理網格劃分以及后處理結果換算、報告編寫上的時間占據了整個數值計算人工操作時間的80％以上。

由此可見，商用CFD軟件本身的使用門檻較高，計算過程中的網格劃分、參數配置、結果處理、可視化效果以及報告編寫等需要花費較多的時間成本，另外商用軟件與船舶設計本身的融合度較低，需要具備CFD技能的專業人員才能完成整個CFD的數值計算工作。

發明內容

本發明人針對上述問題及技術需求，提出了一種對標物理水池模型試驗的船舶阻力虛擬試驗平臺，在基于RANS方程的粘流求解器的基礎上通過對標物理水池模型試驗流程，依據“知識封裝”的原則，開發出了船舶阻力虛擬試驗平臺，實現了整個船舶阻力性能數值計算的網格一鍵劃分、虛擬試驗方案一鍵配置、虛擬試驗過程及結果的可視化操作以及虛擬試驗報告一鍵生成等功能，大幅縮短了船舶阻力性能的預報周期，降低用戶的使用門檻，進一步提高船舶設計效率。

本發明的技術方案如下：

一種對標物理水池模型試驗的船舶阻力虛擬試驗平臺，船舶阻力虛擬試驗平臺的工作流程按照物理水池模型試驗的工作流程執行，包括七個執行模塊：

虛擬試驗工程模塊，用于新建或載入虛擬試驗工程；

實船主尺度信息輸入模塊，用于輸入目標實船的主尺度參數，主尺度參數包括垂線間長和方形系數；

虛擬試驗方案設計模塊，用于根據試驗要求制定虛擬試驗方案，生成虛擬試驗對象模型；

數值船模加工車間模塊，用于對虛擬試驗對象模型進行船體結構化網格的自動生成；

虛擬試驗及過程監控模塊，調用數值計算參數資源利用基于RANS方程的基礎求解器執行阻力性能粘流數值計算，同時對虛擬試驗過程中的物理量進行可視化監控并展示；

虛擬試驗數據處理及報告自動生成模塊，對虛擬試驗結果進行數據自動處理，輸出虛擬試驗對象模型和目標實船的阻力性能數值，并自動整理出虛擬試驗報告；

虛擬試驗可視化情景再現模塊，基于VR可視化技術重現整個虛擬試驗過程場景及其三維流場全景透視；