NAPA的案例
CAESES與NAPA的耦合（一）—GM的優化
近一段時間我們陸續接到用戶提出的關于CAESES與NAPA耦合需求,希望能利用CAESES優化船體的穩性參數，或者在船體線型優化過程中將NAPA中計算得到的穩性參數作為線型的評判標準。為了更好的服務用戶，我們特準備了此次（或多次）CAESES與NAPA耦合問題的專題。
本次主要介紹如何使用CAESES調用NAPA，并以一個簡單的例子說明具體步驟。
其實CAESES調用NAPA與調用其他軟件（例如STAR）的方法類似，.bat啟動程序，腳本文件錄入執行命令，并且NAPA本身就是輸入命令的形式的軟件，了解的用戶應該并不陌生。
下面我們直接進入主題：
Step1：在connections中設置連接參數，（官方特別提醒采用deprecated的IGS文件）
Step2：運行命令.BAT的輸入，主要輸入NAPA的各個參數，各位也可以參考NAPA user manual System and Administration-> Running the system
Step3：NAPA中執行命令，基本與NAPA macro的書寫一致。
下面我們來舉個簡單的栗子
我們使用CAESES 調用NAPA，計算穩性，并將穩性計算結果作為優化目標，利用實驗設計方法得到較為優秀的方案。
本例為簡化計算，以NAPA計算某工況下的GM值為優化目標，線型變換采用Lackenby變換，參數取Delta_CP與Delta_LCB，使用Sobol方法。
設計優化流程大致如下：
1. CAESES中建立船體外形，參數化建模以及Lackenby變形
2.
展開 為NAPA船體幾何快速創建CFD流體計算域
CAESES作為船舶水動力優化平臺，經常要面對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CFD計算很不友好， 因為常見的CFD工具諸如 SHIPFLOW, STAR-CCM+, FINE/Marine都對船體表面質量有一定要求。
問題來了：我們如何才能創建一個完全封閉（Watertight）的船體表面以及相應的流體域？
典型的NAPA輸出的船體幾何
挑戰
當我們仔細觀察這些碎面的表面網格，你會發現相鄰碎面的邊界并不重合，因此會留有空隙。 常見的CFD網格生成器，很難將這些縫隙自動修復。即便是CAESES自帶的Trimesh功能（快速縫合并將表面三角網格化）， 也很難處理這種情況，紅色高亮顯示縫隙太大，無法縫合。
如果我們將縫合的閥值調大，試圖將紅色的大縫隙給閉合，結果也是徒勞的，因為此時其它小的碎面邊界也會被強制粘合（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。
在傳統的CAD軟件中，手動修復這些幾何錯誤是相當枯燥的工作，如何通過點幾下鼠標就能解決這些問題，是我們要在CAESES中努力實現的。
自動化解決方案
近期，我們在CAESES中開發出了這樣一個全自動化的解決方案，當然船體幾何如果是重度破損的話，可能會不奏效。然而從我們接觸到的絕大多數案例來看，這個解決方案還是有效的，非常干凈利落。
展開 Sculptor v2.1 1CD（用于航天航空工業的圖形軟件）
可以繪制飛機機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的飛行訓練模擬裝置)
XFLR5 v5.0 1CD(飛機設計軟件）
直升機旋翼計算器 1CD
AMI產品:
AMI.Vlaero.Plus.v2.3.007 1CD(平面渦的亞音速和超音速飛機的空氣動力配置分析)
Flight1產品:
Airport Facilitator X v1.08（機場設計、修改軟件）
NTI Newmerical Inc.產品:
NTI.FENSAP-ICE.R1.0.Windows-ISO 1CD(飛機防冰數值模擬系統)
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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保質量！！！
展開 走進侃爺的建筑觀
受納帕啟發的森系自然風美國建筑師Howard Backen
↗Ram’s Gate Winery by Howard Backen (圖片來源：1stDibs)
↗The Napa Valley Reserve by Howard Backen (圖片來源：Backen, Gillam & Kroeger)
他的設計觀到底是被誰啟發？他在和DJ CharlamagneThe God的訪問中不但提到他剛買下的300英畝的土地，也談及了他愛看的建筑除了柯布神還包括Howard Backen，一個以設計住宅和酒廠而著名的美國建筑師。Kanye特別欣賞Backen操刀的獨棟別墅和西班牙的屋頂家園，其品味說明他對高檔住宅、鄉郊別墅的向往，和他想以低收入居房改變世界的初衷相違背。看來他若認真發展建筑設計和房地產，未來應好好研究一下不同建筑流派最基本的象征學。
展開 
三維船舶設計圖形工作站特點分析
這是未來趨勢，設計部門不僅僅對設計人員素質要求提升，還要有更好的設計利器-專業圖形工作站，幫助加速完成船舶設計與性能分析，贏得先機.對大型船舶與海洋工程設計項目的特點：系統復雜、船型多、涉及專業廣、各個環節各個專業同步并進，協調，變化而動全身，其設計與性能分析過程的每個環節的軟件計算具有不同特點，細化分類，給出匹配的高效能計算架構的工作站硬件配置方案，幫助船舶設計單位更從容地完成大型、復雜船舶和海洋工程設計和船舶建造，滿足所有者對快速實現船隊現代化日趨迫切的需求
船舶與海洋工程設計是一個典型CAD/CAE/CAM應用范例，主要方面歸納為：
（1）大型三維船舶設計參數化設計技術是一種面向產品制造全過程的描述信息和信息關系的產品數字建模方法，參數化、三維可視設計軟件大大加速船舶開發過程，縮短研發時間，但是面對更大的數據計算量和圖形實時生成計算量巨大膨脹，計算機計算速度和顯示速度更高要求
典型軟件 TRIBON、NAPA、CADDS5、 CATIA、Maxsurf
計算特點：三維可視設計架構，大型船舶架構復雜，對計算機圖形生成如幾何頂點計算量巨大，計算機圖形生成主要靠單核完成，所以復雜的模型生成，CPU頻率至關重要
設計工作站配置 待更新
工作站配置特點：
上述方案擁有目前最高頻率架構，徹底解決了面對復雜模型交互設計過程，模型操作卡、頓問題，讓你更流暢從容設計，當然具體使用哪種軟件還有不同硬件優化，視情況可以做配置調整（2）大型船舶建模（CAE前處理、網格劃分）
在有限元求解之前，必須要對三維船舶和海上結構構建有限元模型（CAE前處理、網格劃分），這個階段主要操作:實體幾何建模、殼單元網格劃分、網格變形、詳細分析模型建立、曲面幾何建模等，網格劃分正確與否對計算結果的精度和計算規模大小至關重要
典型軟件：HyerMesh，ANSYS ICEM CFD
推薦配置 待更新
工作站配置特點分析
展開 船舶設計軟件Alias—游走于工程與藝術之間！
2.Alias與一些專業的船舶CAD軟件（如芬蘭的NAPA）相比，具有更靈活的曲面調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可實現更快的建模速度。
4.Alias同時具備靈活地將Nurbs曲面柵格化細分成polygon的能力，有（例如柵格間距、視覺級別和工程級別等）多種參數可供隨意調整，可轉化成理想的滿足任何需求的polygon文件。
5.由于是基于雙精度函數所編寫的程序，Alias的數字模型的定義精度甚至可以達到幾微米，完全可以滿足各種數字模型的精度要求，這是3dsMAX和 MAYA等軟件遠遠無法達到的。
在項目進行的后期，使用Showcase對項目表述和項目可視化是不可缺少的。作為Alias的輔助渲染和虛擬現實軟件，Showcase具有功能完善，占用資源少，材質豐富、實時渲染和出圖速度極快等優點。這些無疑為節省寶貴時間，加快項目進度起到了積極的作用。
稍顯不足的是，因為Alias本身是為汽車設計而量身定做的軟件，在標定的10米以下的場景范圍內操作是沒什么問題的，但在100米以上的場景范圍內操作不是很順暢。另外與船舶重心、浮心和穩心相關的校核工具也是缺乏的。但這總體上對項目進行過程中的影響不大。
文章來源歐艾堤希信息科技
展開 江南造船專家談 | 數字化變革——船舶設計高質量發展之路
其他面向船舶設計領域的三維設計軟件還有CADMATIC 和 NAPA。CADMATIC 是高度集成的三維船舶與海工設計專業軟件，包含了船體、輪機、管系、空冷 / 通風、舾裝和電氣等專業，集三維設計、詳細設計和生產設計于一體；NAPA 具備快速的 3D 建模能力，可以用于船體曲面造型設計和型線設計，并在此基礎上進行總布置設計、分艙和艙容計算、性能計算分析、結構設計與分析等。這 2款軟件雖不如前文所述的軟件可以提供產品的全流程工業設計，但是在船舶行業（特別是前期設計）也占據一席之地。
2.2 三維數字樣船
三維數字樣船（3D DMU）的本質上是裝配模型（assembly models）。裝配模型是工業產品研發（product development process）的核心要素，當前的工業產品研發和設計大多依賴于 3D DMU 來評估、修改和優化設計方案，此類方式已廣泛應用于汽車、航空、航天和海事行業。
3D DMU 通常用于虛擬檢查部件，如：總體布局檢查、干涉檢查、空間分配 / 評估、裝配工藝設計、維護 / 任務系統設計、運動仿真、沉浸式模擬和附加外部數據（如有限元加載等）的可視化，并且需要通過三維工業軟件來實現。隨著大型工業軟件進入船舶設計領域，3D DMU 的理念也在船舶行業得到了廣泛應用，如圖 3 所示。
圖 3 船舶設計中的數字樣船（3D DMU）
2.3 基于3D DMU的設計流程革新
（1）基于 3D DMU 的設計技術
3D DMU 完成后可對整個船舶或部分進行計算機模擬。
展開 中小型船舶設計軟件學習心得
Napa
當初廢了好大勁弄得，對于我們做小船的來說，就是雞肋，殺雞的牛刀。
Autoship
還停留在線構時代的軟件，當時買了就是想了解一下優點，可以算性能，但是比maxsurf不如，可以生產，但是不日Rhino系列，棄了。
Compass
這個大家都知道，我用的是內河2016，海船2017，TB都有賣的。
Mastership
也要和CAD組合使用，不太合適，棄了。
CAESES
目前用的是4.3.1版本，主要就是參數化建模，一個平臺，可以出靜水力，如果要算CFD需要搭配Xflow、StarCCM或者Fine Marine等軟件。做大船還可以，做小船就是雞肋的。
Pa+Nas
Pastran和Nastran組合軟件，美國MSC公司最早給NASA開發的軟件，現在Nastran是有限元行業分析的標準，我用的是2016,新的2018總是Pa的數據發給Nas之后就沒反應。目前船體送審還是Excel手算為主，因為我沒有算這個的資質，只能拿來玩玩。
Femap
西門子出的有限元軟件，解算器必須是Nastran，繞不過去的，所以還不如用Pastran。
Hydrocomp
這是一大堆小軟件，比較實用的。Navcad主要算航速，PropCAD是畫螺旋槳的，PropExpert也是算螺旋槳的，這一系列就是推進計算。
PTC Mathcad
一個和Matlab類似的軟件，主要是大量數據計算的，可以自己編寫數學公式，可以做參數化建模，就是一款數學軟件，主要也就是對Xflow等軟件出來的數據進行整理，可視化而已。用起來有點累，很少用。
展開 新一代船舶產品設計軟件HDSPD V6.0
實現SPD與NAPA、SPD與CATIA之間的船體NURBS曲面、SPD與通用CAD之間三維設備模型、SPD與TRIBON之間管系模型的數據轉換，減少重復建模，縮短了設計周期。
打通CAD到CAE模型傳遞瓶頸，實現SPD與PATRAN的結構有限元模型分析集成、實現SPD與CAESARII管道壓力分析軟件集成、實現SPD與TSV吊裝分析軟件集成。
基于模型復用的工藝仿真能力提升了建造規劃能力，實現了三維數字化評審、工藝流程仿真、焊接工藝仿真、吊裝工藝仿真；基于模型復用的焊縫可視化管理等提升了精細化管理能力。
8
開放軟件架構二次開發
HDSPD V6.0全新一體化設計平臺基于開放軟件架構的二次開發，提供創建、修改和抽取標準、原理、模型等數據的接口，可滿足不同船企在使用SPD過程中對建模、出圖、集成等方面的個性化需求。
展開 江南造船胡可一：從船舶設計手段變遷，看船舶工業的發展
應用CFD分析進行船體線型設計和優化
此外，船廠還為總體設計人員配置了 NAPA 總體性能計算軟件。這個軟件是開發、設計人員在前期的方案設計優化和完工時總體完工文件計算的得力助手，大大提高了工作效率。
CATIA 3DEXP
船舶設計手段再次騰飛
隨著復雜船舶的承接，設計、建造和管理效率提升的迫切性，船廠原有的Tribon軟件無法滿足現代化造船模式對三維電子模型的需求。
2015年，江南造船引進了法國達索公司的CATIA 3DEXP軟件。經過3年努力，江南造船不僅將CATIA 3DEXP軟件應用到了船舶研發設計，而且還拓展應用建造流程模擬、建造工法、內裝體驗式設計等。
采用全船三維建模、按照現代造船模式出圖的297000噸VLCC
從上述我的親身經歷不僅可以看出船舶設計手段的變遷和發展，同時這些船舶設計手段的變遷和發展也見證了中國船舶工業的發展歷程。確實，改革開放40多年來，特別是近20年，中國船舶工業得到了飛速發展，已經躋身國際造船業的第一方陣。在這飛速發展的歷程中，雖然造船能力設施的建設對船舶工業發展起到了強烈的助推作用，但設計手段的改善特別是計算機技術的應用也是非常重要的一個方面。
來源：中國船舶報
展開 【論文分享】小樣本規模船型優化策略的選擇研究
伍蓉暉等[4]采用基于NAPA和CFD軟件（傳統經驗模式）以及基于CAESES和CFD軟件（先進數值評估模式）的一體化優化模式對2800TEU集裝箱船阻力性能進行了優化。程宣愷等[5]通過數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船體阻力及伴流的影響。陳京普等[6]通過CFD模擬開展了客滾船附體優化布置研究，考察了螺旋槳旋向對其收到功率的影響。
近年來，隨著優化設計要求的提高，更多的設計變量被加入優化算法中以搜尋更優的船型方案，而如何解決高維優化時設計變量維度和優化方案數量之間的需求關系是目前業界重點研究的問題之一。劉強等[7]采用改進Sobol’方法對某集裝箱船興波阻力優化模型進行靈敏度分析并降維，研究結果表明降維后的優化模型收斂更快。張恒等[8]通過數值函數測試改進MODSA算法的優化性能，并將其應用于5100TEU集裝箱船的興波阻力性能優化。
本文以韓國船舶與海洋工程研究所的集裝箱船（KRISO container ship, KCS）為研究對象，采用CAESES軟件構建原始船型的參數化模型，以CFD數值計算得到的總阻力系數為優化目標，分別采用CAESES內置的傳統優化算法和自研的Silverbullet優化算法對原始船型的阻力性能進行優化對比。
參數化模型
CAESES軟件作為仿真驅動優化設計的一體化平臺，具備參數化建模、連接外部仿真工具、自動優化三大核心功能模塊。其中，參數化建模方法分為半參數化變形和全參數化曲面建模兩種。
展開 
QPS Fledermaus 7.5.2 Win32_64 2CD
Win64 1DVD
Keysight WaferPro Express 2016.04.HF2 Win64 1DVD
Keysight.Electromagnetic.Professional(EMPro).2017.Update.0.4.Win64 1DVD
Autodesk Nastran v2019 R1 Multilingual Win64-ISO 1DVD
MSC.Combined.Documentation.v2018-ISO 1DVD
MSC.SC.TETRA.v14-ISO 1DVD
Abvent Artlantis Studio 7.0.2.2 1CD
Autodesk.Nastran.INCAD.2019.R1.Win64 1DVD
Tower v7.0 build 7129 1CD
Altair.HyperWorks.AcuSolve.2017.2.2.HotFix.Win64 1CD
Bentely MOSES CONNECT Edition v10.13.00.19 Win64 1DVD
Geometric.GeomCaliper.2.5.SP4.Creo.Win64 1CD
Geometric.Glovius.Pro.v5.0.0.11.Win32_64 2CD
HONEYWELL.UniSim.Design.Suite.R390.1 1DVD
Leica.GEO.Office.v8.4.0.0.14023 1CD
MSC Adams v2018 Win64 1DVD
MSC Dytran v2018 Win64 1CD
MSC Easy5 v2018 Win64 1CD
MSC Patran 2018.0.0 Win64 1DVD
NAPA
展開 CAA Rade v5R19-ISO 3CD
2018
Neuralog.v2013.06 1CD (測井曲線智能矢量化軟件)
CSC.S-Frame.Enterprise.v7.02(2D/3D 鋼構件設計)
CSC.S-Steel.v7.02(用于圖形設計的框架分析、檢查、設計)
Vitrea 2 v3.7 for Win95_98_NT-ISO 1CD（心臟功能分析）
ENCOM.UBC.GRAV3D.V2.0
ENCOM.UBC.MAG3D.V4.0
Interactive.Petrophysics.v4.2 1CD
Intergraph smartplant Intools v8.0-ISO 1CD
清華斯維爾三維算量安裝算量2014軟件全國定額可升級win7教學
Pathloss v5.0 1CD
Schlumberger.FracCADE.v5.41
UGMT buildingEXODUS v4.0 1CD
Bentley.MSTower.06.20.01.09 1CD
NAPA.v2008.1-ISO 1CD
OrcaFlex.Dynamics.v8.2 1CD
FlowCode v4.3.6.61 for PIC 1CD
Hydromantis.GPS-X.v6.1.1 1CD 中文版
ESTECO.modeFRONTIER.4.5.0.Win64
Mentor?Graphics?Capital?Harness?Systems?2006.2
Bentley.MSTower.06.20.01.09 1CD
HTRI Exchanger Suite v6.0
Ramsis?3821?Human?solution?
展開 Klocwork.Insight.v8.0.7.1 1CD(源碼分析系統)
2018
Neuralog.v2013.06 1CD (測井曲線智能矢量化軟件)
CSC.S-Frame.Enterprise.v7.02(2D/3D 鋼構件設計)
CSC.S-Steel.v7.02(用于圖形設計的框架分析、檢查、設計)
Vitrea 2 v3.7 for Win95_98_NT-ISO 1CD（心臟功能分析）
ENCOM.UBC.GRAV3D.V2.0
ENCOM.UBC.MAG3D.V4.0
Interactive.Petrophysics.v4.2 1CD
Intergraph smartplant Intools v8.0-ISO 1CD
清華斯維爾三維算量安裝算量2014軟件全國定額可升級win7教學
Pathloss v5.0 1CD
Schlumberger.FracCADE.v5.41
UGMT buildingEXODUS v4.0 1CD
Bentley.MSTower.06.20.01.09 1CD
NAPA.v2008.1-ISO 1CD
OrcaFlex.Dynamics.v8.2 1CD
FlowCode v4.3.6.61 for PIC 1CD
Hydromantis.GPS-X.v6.1.1 1CD 中文版
ESTECO.modeFRONTIER.4.5.0.Win64
Mentor?Graphics?Capital?Harness?Systems?2006.2
Bentley.MSTower.06.20.01.09 1CD
HTRI Exchanger Suite v6.0
Ramsis?3821?Human?solution?
展開 