基于GPU并行的液货船破损浮态计算

发布时间：2021-04-13 11:08

　　为了提高液货船破损浮态计算性能,提出一种基于图形处理器（graphics processing unit,GPU）的船舶破损浮态并行计算方法。通过对船舶三维模型切片,然后对所有切割肋位横截面做等距偏移和简化,得到船舶外壳和破损舱室的外板离线数据。在GPU中进行船舶外壳、破损舱室和水线面的求交计算。然后对雅可比矩阵系数分类进行并行计算,将计算得出的雅可比系数送回中央处理器（center processing unit,CPU）中求解船舶破损浮态方程。通过计算两种载况下的破损组合,与直接使用CPU计算相比,在保证计算精度的前提下,计算速度可提高9～14倍,有效提高了液货船破损浮态浮态计算的实时性。 

【文章来源】：船舶设计通讯. 2020,(01)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

液货船“SC AQUARIUS”三维模型示意图

为了提高计算的效率，对线性变化大的地方加密切割，对平行中体和线性变化小的部分减少切割，获得船舶按照切割肋位分布的各点的三维坐标，如图2所示。目前，通常使用船壳系数来进行船舶实际排水体积等参数的计算，将型排水体积乘以船壳系数来估算实际排水体积。但该种方法计算不准确，并且在计算船体浮心、漂心时会导致很大的误差。为了得到船舶的外板数据，对切割横剖面多边形做偏移值为平均板厚的多边形偏移，得到外板数据。

由于设计软件导出的STL模型是三角面组成，与切割肋位求交计算后会产生很多冗余点，一条船的外壳往往由几十万个三维点坐标组成。某一横剖面的点集如图3所示，这对于之后计算的加速是十分不利的。所以这里需要对所有生成的横剖面多边形在保证计算精度前提下进行简化。多边形的简化是在保证多边形的几何特性前提下尽可能减少顶点的数量。如图3所示，顶点p和r为q的相邻顶点。s1、s3、s4为原多边形删除顶点。删除顶点q后形成线段pr，我们可以将阈值设定为原多边形各顶点（不含p、r点）到pr最大值与最小值的比值v1/v2来判定是否删除该点。

【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶浮态计算的一种修正方法[J]. 刘春雷,尹勇,孙霄峰,张秀凤.  大连海事大学学报. 2014(04)
[2]破损船舶自由浮态计算[J]. 林焰,李铁骊,纪卓尚.  大连理工大学学报. 2001(01)
[3]关于解船舶浮态问题的矩阵方法[J]. 赵晓非,林焰.  中国造船. 1985(03)
[4]船舶浮态计算方法及船舶浮态图谱[J]. 赵晓非,王世连,李宝栓.  中国造船. 1985(01)
[5]纵倾船舶浮态计算的新方法——三参数迭代法[J]. 王维宇,林洪波,何惠明.  交通部上海船舶运输科学研究所学报. 1984(02)



本文编号：3135183