NAPA
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2018-07-03
NAPA的實(shí)例教程
近一段時(shí)間我們陸續(xù)接到用戶(hù)提出的關(guān)于CAESES與NAPA耦合需求,希望能利用CAESES優(yōu)化船體的穩(wěn)性參數(shù)，或者在船體線型優(yōu)化過(guò)程中將NAPA中計(jì)算得到的穩(wěn)性參數(shù)作為線型的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。為了更好的服務(wù)用戶(hù)，我們特準(zhǔn)備了此次（或多次）CAESES與NAPA耦合問(wèn)題的專(zhuān)題。
本次主要介紹如何使用CAESES調(diào)用NAPA，并以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明具體步驟。
其實(shí)CAESES調(diào)用NAPA與調(diào)用其他軟件（例如STAR）的方法類(lèi)似，.bat啟動(dòng)程序，腳本文件錄入執(zhí)行命令，并且NAPA本身就是輸入命令的形式的軟件，了解的用戶(hù)應(yīng)該并不陌生。
下面我們直接進(jìn)入主題：
Step1：在connections中設(shè)置連接參數(shù)，（官方特別提醒采用deprecated的IGS文件）
Step2：運(yùn)行命令.BAT的輸入，主要輸入NAPA的各個(gè)參數(shù)，各位也可以參考NAPA user manual System and Administration-> Running the system
Step3：NAPA中執(zhí)行命令，基本與NAPA macro的書(shū)寫(xiě)一致。
下面我們來(lái)舉個(gè)簡(jiǎn)單的栗子
我們使用CAESES 調(diào)用NAPA，計(jì)算穩(wěn)性，并將穩(wěn)性計(jì)算結(jié)果作為優(yōu)化目標(biāo)，利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法得到較為優(yōu)秀的方案。
本例為簡(jiǎn)化計(jì)算，以NAPA計(jì)算某工況下的GM值為優(yōu)化目標(biāo)，線型變換采用Lackenby變換，參數(shù)取Delta_CP與Delta_LCB，使用Sobol方法。
設(shè)計(jì)優(yōu)化流程大致如下：
1. CAESES中建立船體外形，參數(shù)化建模以及Lackenby變形
2.
展開(kāi) CAESES作為船舶水動(dòng)力優(yōu)化平臺(tái)，經(jīng)常要面對(duì)各式各樣的原始船體幾何，其中就有NAPA生成的IGS. 熟悉NAPA的人都知道，NAPA輸出的船體文件是由大量的碎面拼接而成, 碎面之間存在縫隙，并有穿刺重疊，對(duì)CFD計(jì)算很不友好， 因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對(duì)船體表面質(zhì)量有一定要求。
問(wèn)題來(lái)了：我們?nèi)绾尾拍軇?chuàng)建一個(gè)完全封閉（Watertight）的船體表面以及相應(yīng)的流體域？
典型的NAPA輸出的船體幾何
挑戰(zhàn)
當(dāng)我們仔細(xì)觀察這些碎面的表面網(wǎng)格，你會(huì)發(fā)現(xiàn)相鄰碎面的邊界并不重合，因此會(huì)留有空隙。 常見(jiàn)的CFD網(wǎng)格生成器，很難將這些縫隙自動(dòng)修復(fù)。即便是CAESES自帶的Trimesh功能（快速縫合并將表面三角網(wǎng)格化）， 也很難處理這種情況，紅色高亮顯示縫隙太大，無(wú)法縫合。
如果我們將縫合的閥值調(diào)大，試圖將紅色的大縫隙給閉合，結(jié)果也是徒勞的，因?yàn)榇藭r(shí)其它小的碎面邊界也會(huì)被強(qiáng)制粘合（邊界距離小于閥值）。下圖顯示了另外一種情況就是碎面邊界相互穿刺，顯然這些都不是我們想要的。
在傳統(tǒng)的CAD軟件中，手動(dòng)修復(fù)這些幾何錯(cuò)誤是相當(dāng)枯燥的工作，如何通過(guò)點(diǎn)幾下鼠標(biāo)就能解決這些問(wèn)題，是我們要在CAESES中努力實(shí)現(xiàn)的。
自動(dòng)化解決方案
近期，我們?cè)贑AESES中開(kāi)發(fā)出了這樣一個(gè)全自動(dòng)化的解決方案，當(dāng)然船體幾何如果是重度破損的話，可能會(huì)不奏效。然而從我們接觸到的絕大多數(shù)案例來(lái)看，這個(gè)解決方案還是有效的，非常干凈利落。
展開(kāi) 可以繪制飛機(jī)機(jī)翼邊緣的厚度和螺旋槳葉片)
X-Plane v7.50 1CD(飛行模擬軟件，功能最完整以及最真實(shí)的飛行訓(xùn)練模擬裝置)
XFLR5 v5.0 1CD(飛機(jī)設(shè)計(jì)軟件）
直升機(jī)旋翼計(jì)算器 1CD
AMI產(chǎn)品:
AMI.Vlaero.Plus.v2.3.007 1CD(平面渦的亞音速和超音速飛機(jī)的空氣動(dòng)力配置分析)
Flight1產(chǎn)品:
Airport Facilitator X v1.08（機(jī)場(chǎng)設(shè)計(jì)、修改軟件）
NTI Newmerical Inc.產(chǎn)品:
NTI.FENSAP-ICE.R1.0.Windows-ISO 1CD(飛機(jī)防冰數(shù)值模擬系統(tǒng))
NTI.FENSAP-ICE.R1.1.Linux-ISO 1CD
Bureau Veritas Steel 3.0e 1CD
Bureau Veritas VeriSTAR Homer 1.4.4.24 Win32_64 2CD
Bureau Veritas VeriSTAR Hull 5.10 Win64 1CD
Bureau Veritas VeriSTAR Optimise 3.01.6 Win32_64 2CD
Bureau Veritas VeriSTAR Stability 2.1.2489 1CD
BVB CAFE Ship and Offshore Design Software v5.3 1CD
Freeship v3.30 1CD
NAPA.v2008.1-ISO 1CD
NAPA 2007 1CD
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保質(zhì)量！！！
展開(kāi) 受納帕啟發(fā)的森系自然風(fēng)美國(guó)建筑師Howard Backen
↗Ram’s Gate Winery by Howard Backen (圖片來(lái)源：1stDibs)
↗The Napa Valley Reserve by Howard Backen (圖片來(lái)源：Backen, Gillam & Kroeger)
他的設(shè)計(jì)觀到底是被誰(shuí)啟發(fā)？他在和DJ CharlamagneThe God的訪問(wèn)中不但提到他剛買(mǎi)下的300英畝的土地，也談及了他愛(ài)看的建筑除了柯布神還包括Howard Backen，一個(gè)以設(shè)計(jì)住宅和酒廠而著名的美國(guó)建筑師。Kanye特別欣賞Backen操刀的獨(dú)棟別墅和西班牙的屋頂家園，其品味說(shuō)明他對(duì)高檔住宅、鄉(xiāng)郊別墅的向往，和他想以低收入居房改變世界的初衷相違背。看來(lái)他若認(rèn)真發(fā)展建筑設(shè)計(jì)和房地產(chǎn)，未來(lái)應(yīng)好好研究一下不同建筑流派最基本的象征學(xué)。
展開(kāi) 這是未來(lái)趨勢(shì)，設(shè)計(jì)部門(mén)不僅僅對(duì)設(shè)計(jì)人員素質(zhì)要求提升，還要有更好的設(shè)計(jì)利器-專(zhuān)業(yè)圖形工作站，幫助加速完成船舶設(shè)計(jì)與性能分析，贏得先機(jī).對(duì)大型船舶與海洋工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的特點(diǎn)：系統(tǒng)復(fù)雜、船型多、涉及專(zhuān)業(yè)廣、各個(gè)環(huán)節(jié)各個(gè)專(zhuān)業(yè)同步并進(jìn)，協(xié)調(diào)，變化而動(dòng)全身，其設(shè)計(jì)與性能分析過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)的軟件計(jì)算具有不同特點(diǎn)，細(xì)化分類(lèi)，給出匹配的高效能計(jì)算架構(gòu)的工作站硬件配置方案，幫助船舶設(shè)計(jì)單位更從容地完成大型、復(fù)雜船舶和海洋工程設(shè)計(jì)和船舶建造，滿足所有者對(duì)快速實(shí)現(xiàn)船隊(duì)現(xiàn)代化日趨迫切的需求
船舶與海洋工程設(shè)計(jì)是一個(gè)典型CAD/CAE/CAM應(yīng)用范例，主要方面歸納為：
（1）大型三維船舶設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是一種面向產(chǎn)品制造全過(guò)程的描述信息和信息關(guān)系的產(chǎn)品數(shù)字建模方法，參數(shù)化、三維可視設(shè)計(jì)軟件大大加速船舶開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短研發(fā)時(shí)間，但是面對(duì)更大的數(shù)據(jù)計(jì)算量和圖形實(shí)時(shí)生成計(jì)算量巨大膨脹，計(jì)算機(jī)計(jì)算速度和顯示速度更高要求
典型軟件 TRIBON、NAPA、CADDS5、 CATIA、Maxsurf
計(jì)算特點(diǎn)：三維可視設(shè)計(jì)架構(gòu)，大型船舶架構(gòu)復(fù)雜，對(duì)計(jì)算機(jī)圖形生成如幾何頂點(diǎn)計(jì)算量巨大，計(jì)算機(jī)圖形生成主要靠單核完成，所以復(fù)雜的模型生成，CPU頻率至關(guān)重要
設(shè)計(jì)工作站配置 待更新
工作站配置特點(diǎn)：
上述方案擁有目前最高頻率架構(gòu)，徹底解決了面對(duì)復(fù)雜模型交互設(shè)計(jì)過(guò)程，模型操作卡、頓問(wèn)題，讓你更流暢從容設(shè)計(jì)，當(dāng)然具體使用哪種軟件還有不同硬件優(yōu)化，視情況可以做配置調(diào)整（2）大型船舶建模（CAE前處理、網(wǎng)格劃分）
在有限元求解之前，必須要對(duì)三維船舶和海上結(jié)構(gòu)構(gòu)建有限元模型（CAE前處理、網(wǎng)格劃分），這個(gè)階段主要操作:實(shí)體幾何建模、殼單元網(wǎng)格劃分、網(wǎng)格變形、詳細(xì)分析模型建立、曲面幾何建模等，網(wǎng)格劃分正確與否對(duì)計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模大小至關(guān)重要
典型軟件：HyerMesh，ANSYS ICEM CFD
推薦配置 待更新
工作站配置特點(diǎn)分析
展開(kāi) 
NAPA的最新內(nèi)容
伍蓉暉等[4]采用基于NAPA和CFD軟件（傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑┮约盎贑AESES和CFD軟件（先進(jìn)數(shù)值評(píng)估模式）的一體化優(yōu)化模式對(duì)2800TEU集裝箱船阻力性能進(jìn)行了優(yōu)化。程宣愷等[5]通過(guò)數(shù)值模擬方法分析了巡邏艦的首部線型、尾楔形狀以及軸支架布置對(duì)船體阻力及伴流的影響。陳京普等[6]通過(guò)CFD模擬開(kāi)展了客滾船附體優(yōu)化布置研究，考察了螺旋槳旋向?qū)ζ涫盏焦β实挠绊憽?/div>
實(shí)現(xiàn)SPD與NAPA、SPD與CATIA之間的船體NURBS曲面、SPD與通用CAD之間三維設(shè)備模型、SPD與TRIBON之間管系模型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，減少重復(fù)建模，縮短了設(shè)計(jì)周期。
2.Alias與一些專(zhuān)業(yè)的船舶CAD軟件（如芬蘭的NAPA）相比，具有更靈活的曲面調(diào)整能力和曲面檢查能力。
3.得意于操作界面的工具架、快捷鍵等可隨意且可靠的定制，Alias可實(shí)現(xiàn)更快的建模速度。
Napa
當(dāng)初廢了好大勁弄得，對(duì)于我們做小船的來(lái)說(shuō)，就是雞肋，殺雞的牛刀。
Autoship
還停留在線構(gòu)時(shí)代的軟件，當(dāng)時(shí)買(mǎi)了就是想了解一下優(yōu)點(diǎn)，可以算性能，但是比maxsurf不如，可以生產(chǎn)，但是不日Rhino系列，棄了。
Compass
這個(gè)大家都知道，我用的是內(nèi)河2016，海船2017，TB都有賣(mài)的。
其他面向船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域的三維設(shè)計(jì)軟件還有CADMATIC 和 NAPA。CADMATIC 是高度集成的三維船舶與海工設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)軟件，包含了船體、輪機(jī)、管系、空冷 / 通風(fēng)、舾裝和電氣等專(zhuān)業(yè)，集三維設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)于一體；NAPA 具備快速的 3D 建模能力，可以用于船體曲面造型設(shè)計(jì)和型線設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總布置設(shè)計(jì)、分艙和艙容計(jì)算、性能計(jì)算分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析等。
復(fù)雜船舶和海洋工程設(shè)計(jì)和船舶建造，滿足所有者對(duì)快速實(shí)現(xiàn)船隊(duì)現(xiàn)代化日趨迫切的需求
船舶與海洋工程設(shè)計(jì)是一個(gè)典型CAD/CAE/CAM應(yīng)用范例，主要方面歸納為：
（1）大型三維船舶設(shè)計(jì)參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)是一種面向產(chǎn)品制造全過(guò)程的描述信息和信息關(guān)系的產(chǎn)品數(shù)字建模方法，參數(shù)化、三維可視設(shè)計(jì)軟件大大加速船舶開(kāi)發(fā)過(guò)程，縮短研發(fā)時(shí)間，但是面對(duì)更大的數(shù)據(jù)計(jì)算量和圖形實(shí)時(shí)生成計(jì)算量巨大膨脹，計(jì)算機(jī)計(jì)算速度和顯示速度更高要求
典型軟件 TRIBON、NAPA
：NAPA中執(zhí)行命令，基本與NAPA macro的書(shū)寫(xiě)一致。
CAESES作為船舶水動(dòng)力優(yōu)化平臺(tái)，經(jīng)常要面對(duì)各式各樣的原始船體幾何，其中就有NAPA生成的IGS. 熟悉NAPA的人都知道，NAPA輸出的船體文件是由大量的碎面拼接而成, 碎面之間存在縫隙，并有穿刺重疊，對(duì)CFD計(jì)算很不友好， 因?yàn)槌Ｒ?jiàn)的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對(duì)船體表面質(zhì)量有一定要求。
應(yīng)用CFD分析進(jìn)行船體線型設(shè)計(jì)和優(yōu)化
此外，船廠還為總體設(shè)計(jì)人員配置了 NAPA 總體性能計(jì)算軟件。這個(gè)軟件是開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)人員在前期的方案設(shè)計(jì)優(yōu)化和完工時(shí)總體完工文件計(jì)算的得力助手，大大提高了工作效率。
受納帕啟發(fā)的森系自然風(fēng)美國(guó)建筑師Howard Backen
↗Ram’s Gate Winery by Howard Backen (圖片來(lái)源：1stDibs)
↗The Napa Valley Reserve by Howard Backen (圖片來(lái)源：Backen, Gillam & Kroeger)
他的設(shè)計(jì)觀到底是被誰(shuí)啟發(fā)？
