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原文传递大型舰船运动视景仿真研究

论文题名：	大型舰船运动视景仿真研究
关键词：	操纵性;快速性;MFC类库;视景仿真;舰船运动
摘要：	船舶航行时,具有很强的复杂性,其运动关系到船舶的海上作业能力,对船舶的运动控制、操纵驾驶具有很重要的研究价值。研究船舶的运动若采用传统的试验方法会是一个耗时耗力的过程,而以计算机技术为平台,对船舶运动进行仿真模拟,则可以对船舶运动做更多更深入的探索性研究,这使得船舶运动仿真逐渐成为此领域的研究热点。　　船舶运动的虚拟仿真是船舶运动仿真的重要方面,它基于虚拟现实技术,以虚拟的视景将船舶运动状态表达出来,可以使人对抽象的仿真结果建立最直观具体的认识,便于人们认识问题发现规律。这种虚拟仿真应用视景仿真技术研究船舶运动有利于缩短周期,节约经费,可作为替代试验或是验证试验可行性的有效研究手段。　　本文所做的舰船运动仿真基于视景仿真技术,从舰船的操纵性和快速性两个方面对大型舰船的运动进行研究。通过编程和软件计算得到舰船的操纵性和快速性仿真结果,而后运用视景仿真结合MFC类库开发仿真系统,对仿真结果进行可视化展示,再现舰船在海上航行时的运动状态。为进一步开发舰船运动模拟器奠定了基础,同时对舰船性能的预研与评估也具有积极作用。具体来讲本文包括以下内容: 　　首先,本文对研究对象进行合理假设,根据MMG方程,建立了舰船运动的四自由度数学模型,以此作为操纵性仿真计算的理论基础,为后期舰船运动实时位姿的获得提供依据。在此过程中运用分离的思想对船体运动时所受的力进行分解,并针对各力的求解进行细致讨论,而后结合四自由度运动方程分析了操纵性理论计算的过程。　　其次根据计算流体力学的相关理论,运用FLUENT软件对研究对象进行了快速性的计算。主要从阻力和推进效率两个方面考察舰船快速性,对主船体静水阻力和螺旋桨的敞水性能的计算作了详细介绍,同时对计算结果作了必要的分析。　　而后本文借助Creator和Vega完成了仿真模型和虚拟场景搭建的工作。对仿真模型的建立过程和建模所用的关键技术作了详细介绍。通过配置ADF文件介绍了虚拟场景的构建过程,重点阐述了模型载入、场景元素初始化、海洋环境的实现等问题。　　最后,结合MFC类库完成仿真界面的开发。在简单介绍了一般Vega应用程序的框架后着重分析了MFC下Vega仿真程序的执行机理,并以此为基础说明了本文仿真系统的开发过程。对仿真界面的设计和功能设置做了介绍,同时通过对仿真结果的可视化展示,验证了仿真的可行性。
作者：	曹元璞
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	黄胜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文