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CAESES船体全参数化建模.pdf

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：2.80M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    目 录
    序 言
    绪论
    平行中体的建模
    2.1用于平行中体feature definition--midsection的建立
    2.2 curve engine, 曲线方程与meta surface
    第三章 船体后部的建模
    3.1 barehull的建模
    3.1.1 Feature Definition的编写
    3.1.2 参数方程曲线的建立
    3.2 skeg的建模
    3.2.1 Feature Definition
    3.2.2 参数曲线方程的建立
    3.2.3 curve engine 与 meta surface
    3.3 “多余”面的切除
    第四章 船体前部的建模
    4.1 船体前部横剖面面积曲线（SAC）的建立
    4.2 曲面Mid2FosEmerge的建模
    4.2.1 曲面Mid2FosEmerge的Feature definition
    4.2.2 参数曲线方程的建立
    4.2.3 curve engine 与 meta surface
    4.3 曲面FosEmerg2Fwd的建模
    4.3.1曲面FosEmerg2Fwd的Feature definition
    4.3.2 参数曲线方程的建立
    4.3.3 curve engine与meta surface
    4.4 曲面FosFwd2Base的建模
    4.4.1曲面FosFwd2Base的Feature definition
    4.4.2参数曲线方程的建立
    4.4.3 curve engine与meta surface
    4.5 曲面Base2Fp的建模
    4.5.1曲面Base2Fp的Feature definition
    4.5.2参数曲线方程的建立
    4.5.3 curve engine和meta surface
    4.6 球首的建模
    4.6.1 Feature definition
    4.6.2 参数曲线方程的建立
    4.6.3 curve engine和meta surface
    4.6.4 将球首平移到首柱位置
    4.7 船首轮廓的定义与建模
    4.7.1 船首轮廓的定义
    4.7.3 参数曲线方程的建立
    4.7.4 curve engine和meta surface
    4.8 球首与船体的光顺连接
    4.8.1 U值的截取
    4.8.2 参数曲线方程的建立
    4.8.4 curve engine和meta surface
    4.9 topfillet的建模
    4.9.1 左侧边界的截取
    4.9.2 右侧边界的建立
    4.9.3 曲面的生成
    第五章 全船模型的检查
    目 录 序言.......................................................................................................................................................... 1 第一章 绪论....................................................................................................................................... 2 第二章 平行中体的建模................................................................................................................... 4 2.1 用于平行中体 feature definition--midsection 的建立.................................................................. 4 2.2 curve engine, 曲线方程与 meta surface....................................................................................... 5 第三章 船体后部的建模........................................................................................................................ 7 3.1 barehull 的建模.............................................................................................................................. 7 3.1.1 Feature Definition 的编写.......................................................................................................7 3.1.2 参数方程曲线的建立............................................................................................................ 8 3.2 skeg 的建模....................................................................................................................................9 3.2.1 Feature Definition..................................................................................................................10 3.2.2 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 10 3.2.3 curve engine 与 meta surface.............................................................................................. 11 3.3 “多余”面的切除...........................................................................................................................12 第四章 船体前部的建模...................................................................................................................... 13 4.1 船体前部横剖面面积曲线（SAC）的建立............................................................................. 14 4.2 曲面 Mid2FosEmerge 的建模.................................................................................................... 16 4.2.1 曲面 Mid2FosEmerge 的 Feature definition........................................................................16 4.2.2 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 17 4.2.3 curve engine 与 meta surface.............................................................................................. 17 4.3 曲面 FosEmerg2Fwd 的建模......................................................................................................18 4.3.1 曲面 FosEmerg2Fwd 的 Feature definition.......................................................................... 18 4.3.2 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 19 4.3.3 curve engine 与 meta surface................................................................................................ 20 4.4 曲面 FosFwd2Base 的建模.........................................................................................................21 4.4.1 曲面 FosFwd2Base 的 Feature definition.............................................................................21 4.4.2 参数曲线方程的建立........................................................................................................... 22 4.4.3 curve engine 与 meta surface................................................................................................ 23 4.5 曲面 Base2Fp 的建模................................................................................................................. 23
    4.5.1 曲面 Base2Fp 的 Feature definition......................................................................................23 4.5.2 参数曲线方程的建立........................................................................................................... 24 4.5.3 curve engine 和 meta surface................................................................................................ 24 4.6 球首的建模................................................................................................................................. 25 4.6.1 Feature definition...................................................................................................................25 4.6.2 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 26 4.6.3 curve engine 和 meta surface................................................................................................ 26 4.6.4 将球首平移到首柱位置...................................................................................................... 27 4.7 船首轮廓的定义与建模............................................................................................................. 27 4.7.1 船首轮廓的定义.................................................................................................................. 27 4.7.3 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 29 4.7.4 curve engine 和 meta surface................................................................................................ 30 4.8 球首与船体的光顺连接............................................................................................................. 30 4.8.1 U 值的截取........................................................................................................................... 31 4.8.2 参数曲线方程的建立.......................................................................................................... 31 4.8.4 curve engine 和 meta surface................................................................................................ 33 4.9 topfillet 的建模.............................................................................................................................34 4.9.1 左侧边界的截取.................................................................................................................. 34 4.9.2 右侧边界的建立.................................................................................................................. 34 4.9.3 曲面的生成.......................................................................................................................... 35 第五章 全船模型的检查...................................................................................................................... 36
    序 言 2016 年无疑是航运市场云谲波诡的一年。BDI 指数持续低迷，油价走低，运费骤降。船厂一单 难求，船东弃船事件时有发生。但是即使面对如此窘境，深谙船舶行业周期性规律的各大船厂，设 计公司依旧加大对技术的积累，耕耘未来，力求在船市复苏之际抢得先机。毕竟一款高效节能的设 计无论何时都是市场上充满竞争性的产品。 PE=RT*V， 一个将船体运动与主机功率联系起来的公式，也是每个船舶设计师耳熟能详的方程。 如何在满足航速要求的前提下使用最小功率的主机，抑或如何在给定主机的条件下达到最大航速， 是每个船舶行业从业者一直试图解决的问题。从公式中显而易见，降低船舶总阻力不失为一个绝佳 的方法。 流体力学告诉我们船体总阻力与船体湿表面积，船首船尾波形等因素密切相关。也就是说设计 一个优良的线型对船体降阻起到至关重要的作用。相较于费时费工的船模实验，CFD 技术的发展使 得仿真计算成为工程师们在船型设计早期阶段一款高效的工具。然而如何快速获得几十个甚至上百 个设计方案，同时还要满足船体线型的光顺性，成为大家面临的一个棘手的问题。 CAESES，一款由德国 FRIENDSHIP SYSTEMS 公司开发的 CAE 平台很好的解决了这一问题。 利用其独有的 meta surface 技术，CAESES 可以实现复杂曲面的快速建模以及变型。建立好的 CAD 模型可以直接应用于仿真计算。通过开放的 CFD 软件数据接口以及内置的优化算法，CAESES 可以 快速的创建任意个数的线型变化方案，并且通过 CFD 计算判断从而选出最优船型设计。 本文将以某集装箱船举例，讲解如何利用全参数化建模的方法在 CAESES 中构建这一船型。读 者可依据本文的思路将建模方法应用于其他船型。 1
    第一章 绪论 本章主要介绍某集装箱船的主要建模思路，以及正文中提及的 CAESES 专有术语的中文含义。 本文将某集装箱船主要分为船体前部，船体中部（平行中体），船体后部三大主要区域进行单独 建模。其中船体前部以及船体后部根据局部曲率复杂程度又细分为几个小面。由于 CAESES 软件不 支持中文，因此在对所创建的参数/几何均采用英文缩写命名的方式。读者可将本文与附赠的模型进 行对比来进一步理解各参数/几何所表示的含义。 本文中提及的 CAESES 中常用术语及其中文含义如下图所示： Feature Definition（fd） 编程语句。用于定义重复性操作的几何建模。类似于宏 命令 Function curve Feature definition 中 定 义 的 参 数 的 曲 线 方 程 。 通 过 function curve 可将 feature definition 中定义的几何进行延伸。 function curve 中每一个横坐标对应的纵坐标对应的值赋予 到 feature definition 中都可以得到一个几何模型 Curve Engine（ce） 决定 feature definition 中每一个参数使用哪条参数曲线 或者固定参数 Meta surface 生成由 feature definition 和 curve engine 定义的曲面，并 决定起始位置 Image curve/surface 线或者面的镜像 Line Fspline curve Poly curve Coons patch Parameter 通过两点创建一条直线 全新的曲线定义方式。通过控制起始点和终止点的正切 值以及与坐标系形成的空间面积来控制曲线形状 将几短线合并为一条线 由四个边界形成一个四边形曲面 定义的参数 Design variable 变量（可由 parameter 转化） 2
    本文所建立某集装箱船主尺度如下： 垂线间长 总长 吃水 船宽 型深 排水体积 180m 198.25m 10.5m 32.3m 23m 16918m3 3
    第二章 平行中体的建模 2.1 用于平行中体 feature definition--midsection 的建立 对于 feature definition 的建立，有编程经验的工程师可以直接编写语句。对于无编程经验的工程 师可以使用 CAESES 自动生成语句的功能。本节将简要讲述这一功能。 通常情况下，船型设计过程中船体横剖面位于 YZ 平面，船长延 X 方向延伸。因此在这里要需 要的 feature definition 相当于平行中体的一个截面，应当在 YZ 平面创建。 1) 将 CAESES 切换为 YZ 平面，建立三个点，坐标分别为 p1(0,0,0), p2(0,0.6,0), p3(0,1,0.5), p4(0,1,1.5). 选中 p1,p2 点建立直线 c1,即船底。选中 p3,p2 点建立 fslpine 曲线 c2，即舭部。选中 p2,p3 点建立直线 c3，即舷侧。 需要注意在 c2 的建立中，平面要选择 YZ 平面，起始点 p3 正切值为 90 度，终止点 p2 正切值为 0 度以满足于 c1 和 c3 光顺连接。接下来一次选中 c1,c2,c3 建立 poly curve, 命名为 section. 2) 将所有点 x 坐标 0 定义成参数 xpos（选中数值 0，单击右键，create parameter），将 p3,p4 点 y 坐标定义成参数 halfbeam,将 p4 点 z 坐标定义为 height，将 p3 的 z 坐标定义为 fos，将 p2 的 y 坐标定义为 fob. 3) 在这里将舭部曲线 c2 再加入一个控制参数—与坐标轴围成的面积。丰满度参数 bilgefullness 取 0.805 4
    4) 选中之前创建的所有点和线（不要选择 Parameter），单机鼠标右键，create definition. 这样 一个新的 feature definition 就建好了 5) 在 General 一栏 type 中将此 fd 命名为 midsection. 在 Attribute 一栏在 Accessible 中只选择 section. 单击“Apply”保存。 6) 将所创建的所有点、线、Parameter 放入一个文件 夹内，命名为 00_factory.在 CAESES 中对于创建的项目及 时进行文件夹归类是一个非常好的习惯。 2.2 curve engine, 曲线方程与 meta surface 1) 创建一个 curve engine。Feature 选中 midsection. 坐标系选择 XZ 坐标系。接下来就要为这 些参数赋予具体的参数值或者参数曲线方程. 2) 根 据 前 文 主 尺 度 要 求 ， 创 建 参 数 Halfbeam=16.15, draught=23, bilgeheight=5.12, 5
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