[發明專利]基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法

在審

• 申請號: 202310439422.8
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116522488A
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 徐奕藍;王瑾;黃丹
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/25;G06F30/28;G06F17/16;G06T13/80;G06T11/00;G06F119/12;G06F119/14;G06F113/08;G06F111/10
• 代理公司: 南京千語知識產權代理事務所(普通合伙) 32394
• 代理人: 尚于杰

1.基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1:利用Pyqt5模塊搭建可供用戶輸入數據的交互界面；

S2:通過交互界面輸入LNG船的設定數據，基于sph無網格化方法建立LNG船三維液艙模型；

S3:獲取LNG船中運輸的液化天然氣流體的初始信息，包括流體的初始密度初速度和液化天然氣粒子間的初始距離Δρ；液化天然氣由若干流體粒子組成，設定初始時刻液化天然氣為均質流體，則Δρ為常數；

S4:設置邊界虛粒子：具體為，將LNG船三維液艙模型簡化為二維模型，獲取液艙的矩形截面，根據步驟S2中的三維液艙模型的尺寸設置邊界虛粒子間的相對位置，模擬液艙邊界；

S5:更新臨時網格設置，由鏈表搜索法搜索鄰近粒子；所述臨時網格設置包括網格的大小、位置及編號，鄰近粒子是指以每個粒子為中心光滑核半徑范圍內的所有其他粒子；

S6:更新粒子信息：具體為，在每一個時間步長開始前，預測并更新粒子的位置；

S7:通過動量方程求得各粒子的加速度，并通過連續密度法，求出流體密度的變化率；

S8:再次更新粒子信息：具體為，在每一個時間步長結束時，校正并更新粒子位置、速度和加速度；

S9:導出用于后處理的計算數據，包括位置坐標、速度、加速度和壓力，每個時間步長導出一次；

S10:重復步驟S6-S9，直至達到設定的循環次數后，退出循環；

S11:后處理，利用Pyvista，讀取粒子信息制作動畫，即得到LNG船運輸過程中液艙晃蕩的模擬動畫。

2.根據權利要求1所述的基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法，其特征在于，所述步驟S2中，通過交互界面輸入LNG船的設定數據，包括：液艙的長度、寬度和高度，擋板的寬度、高度、厚度、位置，以及LNG船的運行速度。

3.根據權利要求2所述的基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法，其特征在于，所述步驟S5中，網格大小與光滑核函數支持域大小相等，記為2h，h為光滑核半徑。

4.根據權利要求3所述的基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法，其特征在于，所述步驟S5中，由鏈表搜索法搜索鄰近粒子，具體包括如下步驟：在整個計算域內建立網格，將全部粒子放入網格中；由粒子位置得出粒子間的距離，根據此距離確定每個網格對應的粒子，在每個小網格內部建立一個相應的鏈表，將網格內的粒子放入鏈表中，搜索其中一個粒子的周圍粒子時，只需要對其周圍的9個網格進行搜索。

5.根據權利要求4所述的基于python和c++模擬LNG船運輸過程中液艙晃蕩的方法，其特征在于，所述步驟S6，具體為：采用SPH時間積分求解中的newmark法,預測并更新粒子位置信息：

式中，Δt為時間步長，x_t為t時刻粒子位置，為t時刻粒子速度，x_t+Δt為t+Δt時刻粒子位置。