【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用



【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖1


一直以來CAESES軟件提供經典的NURBS曲線(非均勻有理B樣條曲線)建模技術。該建模方法在指定起始點和終點的位置后,通過調整控制點的位置便可實現曲線形狀的變化。因此NURBS曲線被廣泛用于復雜三維模型的建模與變型。

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖2

然而這種建模方法僅適用于在CAESES中從無到有,進行點、線、面的逐步建模,即全參數化建模,對于已有的曲線,通過igs或其他幾何格式導入CAESES中,是無法自動識別NURBS曲線的控制點,也無法通過調整控制點的位置從而對已有的曲線進行變化。

CAESES最新版本5.1提供的新功能Curve Polygon編輯使NURBS曲線逆參數化成為可能。對于導入的曲線,可以通過image curve的功能進行復制,然后通過新增控制點的方式并對復制曲線進行Curve Polygon的編輯,使其幾何形狀逼近原始導入的曲線,這樣便完成了原始曲線的逆參數化。

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖3

這種新穎的曲線定義和變型手段在船體型線優化工作中可以發揮其獨有的優勢。 對于船舶工程師來說,船舶尾部的形狀和橫剖面曲線的UV度是優化過程關注的重點。這部分曲面的優化工作不僅可以有效降低船舶的阻力而且對于改善尾部伴流情況也有明顯的作用。具體操作如下:

① 截取一段船體尾部的典型橫剖面

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖4

② 對該橫剖面進行逆參數化定義:

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖5

③ 對新的參數化的橫剖線(綠色曲線)進行控制并利用CAESES 5中brep morphing功能實現該新橫剖線所影響船舶尾部區域三維模型的變型:

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖6

原始船型和優化過程中的船型橫剖面對比如下:

【技術】NURBS曲線的逆參數化與船型優化中的應用的圖7
Curve Polygon編輯功能使導入Nurbs曲線的逆參數化成為可能。在船型優化過程中,以往需要通過delta shift,Free form deformation等方法實現的船體變形可以利用該功能以一種更簡單且直觀的方法實現。
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