基于局部能量极小值的船体曲线曲面光顺方法研究

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在船舶设计过程中,船体表面的光顺程度不仅对船舶水动力性能有很大的影响,而且对船体施工建造、成本控制等也有重要的影响,因此如何提高船体曲线曲面的光顺性具有重要的意义。本文针对曲线曲面光顺性准则和方法进行深入研究,在此基础上建立了曲线曲面的光顺性数学模型,建立了一套曲线曲面光顺系统。该系统依据曲线曲面的曲率棒、曲率图以及能量的大小判断其光顺性,然后对船体表面不光顺点进行修改,从而实现船体曲线曲面的光顺。  本文对NURBS理论进行分析、总结,对直线、圆弧和自由曲线进行升阶组合处理,实现船体曲线曲面的拟合。在此基础上,对它们的光顺性进行了深入的分析,基于局部能量极小值方法建立曲线曲面光顺数学模型,设计开发了船体曲线曲面光顺系统。在型线光顺子系统中,建立了型线自动光顺和手动光顺功能。针对型线手动光顺问题,主要对型线曲率棒的长度和疏密程度进行判断,建立了型线手动光顺。针对型线自动光顺问题,在研究现有能量法和 Kejlander法的基础上,结合三次样条曲线,建立局部能量极小值曲线光顺数学模型,并将其应于船体曲线光顺系统中,并与整体能量法相比较,证明了该方法的优越性。针对船体曲面光顺子系统方面,在曲线光顺数学模型的基础上,将曲面光顺问题转化为两个方向上的曲线光顺问题,建立了曲面光顺数学模型,并通过实例对其进行验证,实例表明该数学模型对曲面具有良好的光顺效果。  最后,对Matlab和VC语言混合编程优缺点进行简单的介绍,建立了混合编程的数据转化模型。对系统进行了总体设计,描述了系统各个模块的功能应用,通过VC++和OpenGL在用户窗口中拟合出船体曲线曲面,并成功的对其进行了光顺。
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