Download
1 / 23

Виртуальный полигон для исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации - PowerPoint PPT Presentation


  • 212 Views
  • Uploaded on

Виртуальный полигон для исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации. Безгодов А.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. Специальность 05.13.18. На защиту выносятся.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Виртуальный полигон для исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации' - alexis


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Виртуальный полигон для исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации

Безгодов А.А.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата наук. Специальность 05.13.18


На защиту выносятся исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации

  • Метод формирования визуальных динамических сцен на основе численного моделирования нелинейной динамики МО c шестью степенями свободы на нерегулярном трехмерном волнении.

  • Архитектура программного комплекса ВП для исследования МО в экстремальных условиях эксплуатации с поддержкой аппаратных возможностей широкоэкранных систем ВР.


Актуальность исследования морских объектов в экстремальных условиях эксплуатации

  • Экстремальные ситуации крайне сложно моделировать на реальных объектах

  • Опытовые бассейны не позволяют воспроизвести все разнообразие экстремальных явлений

  • Расчетные методы (ОСТ 5.1003-80) ориентированы на получение интегральных характеристик объекта

     Необходимо созданиевиртуальных полигонов на основе методов компьютерного моделирования

Параметрический резонанс:

MS Grand Voyager Февраль 2005


Адаптация методов и моделей для реалистичного воспроизведения э/с

  • Реалистичное воспроизведение внешних воздействий (нерегулярное волнение)

  • Учет нелинейных эффектов, в т.ч. обусловленных взаимодействием различных видов колебаний судна

  • Выполнение расчетов и визуализация в реальном масштабе времени

  • Сложные сценарии выполнения: переходы от штатных режимов к экстремальным

  • Расширяемость системы

  • Адаптация для систем виртуальной реальности


Подходы к моделированию динамики судна

WTF?



Вероятностная модель суднополя морского волнения

  • Модель Лонге-Хиггинса

  • Спектры:

    • Пирсона-Московица

    • JONSWAP

  • FFT (Крогстад)

  • 512 x 512


Нерегулярные сетки для интегрирования сил

Динамические расчеты:

N = 500..1000

Статические расчеты:

N = 4000..8000


Синтез изображения: Морские объекты

  • Deferred Shading

  • Cook-Torrance

  • Shadow Mapping


Синтез изображения: объектыМорская поверхность (сетка)

  • CUDA CuFFT  Карта высот (Текстура)


Концепция виртуального полигона объекты

Системы

ввода

Интегратор

Анализатор

3D

2D

Конструктор

SciLab

Модель №1

Модель №2

Модель №3


Отражение Френеля (только небо) объекты

Затухание по глубине

Граница сред

Синтез изображения: Морская поверхность (шейдинг)


Синтез изображения: Корабельные волны

  • Решение уравнения колебаний на регулярной сетке

  • Наложение на карту высот

  • Шейдинг с эффектом пенообразования


Особенности реализации для ЦСМВ волны

  • Стерео:

    • GL Quad Buffer Stereo

    • 1x – шаг моделирования

    • 2x – синтез изображения для разного положения камер

  • Широкий экран:

    • MLAA


Метод построения кадра волны

  • Интерпретация сценария (Lua)

  • Построение текущего ядра БПФ для поля волнения (CUDA CuFFT)

  • Построение случайной сетки для интегрирования сил

  • Расчет ГС и ГД сил действующих на каждый узел

  • Шаг интегрирования задачи движения 6-DOF твердого тела (Bullet Physics)

  • Визуализация поверхности моря и морского объекта (OpenGL 3.3, CgFX)


Система сценариев волны

  • Интерпретатор Lua

  • Объекты моделирования:

    • «Корабль» - модель судна

    • «Таймер» - для постановки сложных экспериментов

  • Внешняя среда

    • Морское волнение

  • Объекты:

    • Выполняют некоторую функцию на каждом шаге

    • Взаимодействуютдруг с другом

    • Воспринимают команды пользователя


Исследование ПР лагом к волне волны

Основной

ωmax = ωroll

Параметрический

ωmax = 2 ωroll

Судно класса «катер»

L x B x T = 40 x 12 x 3 м

D = 600 000 кг

ωroll = 1.14 рад/с

ВИДЕО


Исследование ПР на встречном волнении

Эффект Доплера

«Валкость»

ωencounter = 2ωroll

Судно класса «катер»

L x B x T = 40 x 12 x 3 м

D = 600 000 кг

ωroll = 1.23 рад/с

V = 20 узлов

Волнение:

m = 64

 = 20

ω = 1.2 рад/с

ВИДЕО


Исследование брочинга волнении

  • Судно класса «буксир»

  • L x B x T == 20 x 7 x 2 м

  • D = 120 000 кг

  • ωroll = 1.9 рад/с

  • λ = 20 м

ВИДЕО


Исследование брочинга волнении(классы траекторий)


Основные результаты волнении

  • Развит метод численного моделирования экстремальной динамики МО с шестью степенями свободы на нерегулярном трехмерном волнении, основанный на интегрировании гидродинамических сил и моментов в нелинейной постановке на случайных сетках, допускающий интерактивное управление процессом вычислений на ВП;

  • Разработан метод формирования динамических сцен на основе численного моделирования динамики внешней среды и МО с учетом графических эффектов визуализации взволнованной поверхности моря и ее взаимодействия с корпусом объекта, адаптированный для применения в широкоэкранных системах ВР;

  • Разработана и детализирована архитектура ВП для изучения динамики МО в экстремальных условиях эксплуатации на основе модульного подхода к построению систем интерактивной визуализации;

  • Спроектирован и разработан программный комплекс ВП ShipX-DS, развернутый на инфраструктуре ЦСМВ СПбГУ ИТМО и продемонстрировавший свою работоспособность в ходе компьютерных экспериментов по исследованию экстремальной динамики МО в режиме основного и параметрического резонансов, а также в условиях брочинга.


Вопросы волнении?


ad