【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及浮式平台校核，具体涉及一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法和系统。
技术介绍
1、浮式平台是用于深远海作业的主要的支撑手段，广泛应用于油气开发、风力发电、远海养殖等领域。在浮式基础的设计中，稳性的校核是其中不可缺少的一环。稳性是代表的浮式平台在倾斜时，回复正浮状态的能力。本专利技术在等排水体积法的基础上，给出一种基于bem和坐标变换的稳性计算方法，本方法略去了等排水体积法中关于惯性矩的计算，简化了算法，该方法适用于大部分的海上浮式平台，具有很强的普适性。
技术实现思路
1、为实现本专利技术目的，本申请提供了一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，包括：
2、步骤s1：获取浮式平台的边界离散点坐标和重心坐标；
3、步骤s2：设定浮式平台的倾斜角度的步进值和风向，根据风向对所述浮式平台的离散点坐标和重心坐标进行坐标变换；
4、步骤s3：计算初始状态下的浮式平台的排水体积；
5、步骤s4：根据所述浮式平台的倾斜角度的步进值对浮式平台的离散点和重心坐标进行坐标变换，并分别计算对应倾斜角度下浮式平台的排水体积、水线面积、重心坐标和浮心坐标，以确定倾斜后的水线面位置；
6、步骤s5：根据所述水线面位置，对浮式平台的离散点坐标和重心进行坐标变换，计算变换后的水线面积、重心坐标和浮心坐标；
7、步骤s6：利用变换后的重心坐标和浮心坐标计算浮式平台的稳性力臂；循环步骤s4和步骤s6，直到计算出的所述稳
8、步骤s7:根据所述稳性力臂调整优化浮式平台的状态。
9、在其中一些具体实施例中，所述倾斜角度的步进值为1°~5°。
10、在其中一些具体实施例中，步骤s2中，所述坐标变换根据下式确定：
11、；
12、其中，表示风向。
13、在其中一些具体实施例中，步骤s4中，所述坐标变换根据下式确定：
14、；
15、式中，为倾斜角度的步进值。
16、在其中一些具体实施例中，步骤s4中，所述水线面位置根据下式确定：
17、；
18、其中， l为水线面的修正距离, v为排水体积； v 0为初始状态下的浮式平台的排水体积。
19、在其中一些具体实施例中，步骤s4包括：
20、步骤s41:以水平面为基准，将水线面以下部分的点和面元分离出来；
21、步骤s42:将分离出来的各个面元分别向水线面投影，所述面元的顶点和所述投影的顶点，围成一个三维立方体；
22、步骤s43:计算所述三维立方体的体积、体心坐标和三维立方体每个面的中心坐标，并确定所述面元的法向量，并保证所述法向量指向所述浮式平台的外部；
23、步骤s44:根据所述三维立方体的体积、体心坐标、三维立方体的每个面的中心坐标和所述面元的法向量确定所述不同倾斜角度下所述浮式平台的排水体积、水线面积、重心坐标和浮心坐标。
24、在其中一些具体实施例中，步骤s5中，所述坐标变换根据下式确定:
25、；
26、其中， l表示水线面的修正距离。
27、在其中一些具体实施例中，所述稳性力臂根据下式确定：
28、；
29、其中，为浮心坐标的横坐标，为重心坐标的横坐标。
30、为实现同一专利技术目的，本申请还提供了一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的系统，包括：
31、坐标获取模块：用于获取浮式平台的边界离散点坐标和重心坐标；
32、初始值设定模块：用于设定浮式平台的倾斜角度的步进值和风向，根据风向对所述浮式平台的离散点坐标和重心坐标进行坐标变换；
33、体积计算模块：用于计算初始状态下的浮式平台的排水体积；
34、迭代计算模块：用于根据所述浮式平台的倾斜角度的步进值对浮式平台的离散点和重心坐标进行坐标变换，并分别计算不同倾斜角度下浮式平台的排水体积、水线面积、重心坐标和浮心坐标，以确定倾斜后的水线面位置；
35、坐标变换模块：用于根据所述水线面位置，对浮式平台的离散点坐标和重心进行坐标变换，计算变换后的水线面积、重心坐标和浮心坐标；
36、力臂计算模块：用于利用变换后的重心坐标和浮心坐标计算浮式平台的稳性力臂；重复执行迭代计算模块和坐标变换模块，直到计算出的所述稳性力臂小于0；
37、浮式平台优化模块:用于根据所述稳性力臂调整优化浮式平台的状态。
38、在其中一些具体实施例中，所述迭代计算模块用于执行以下步骤：
39、步骤s41:以水平面为基准，将水线面以下部分的点和面元分离出来；
40、步骤s42:将分离出来的各个面元分别向水线面投影，所述面元的顶点和所述投影的顶点，围成一个三维立方体；
41、步骤s43:计算所述三维立方体的体积、体心坐标和三维立方体每个面的中心坐标，并确定所述面元的法向量，并保证所述法向量指向所述浮式平台的外部；
42、步骤s44:根据所述三维立方体的体积、体心坐标、三维立方体的每个面的中心坐标和所述面元的法向量确定所述不同倾斜角度下所述浮式平台的排水体积、水线面积、重心坐标和浮心坐标。
43、上述技术方案的有益效果：
44、本申请提供的一种基于边界元法和坐标变换浮式平台稳性的方法可以获取浮式平台在不同倾斜角度下的稳性力臂；本方法还可以获取浮式平台在任意风向下的稳性力臂；本方法还可以适用于大部分的浮式平台，具有很强的适用性。
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1.一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，所述倾斜角度的步进值为1°-5°。
3.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤S2中，所述坐标变换根据下式确定：
4.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤S4中，所述坐标变换根据下式确定：
5.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤S4中，所述水线面位置根据下式确定：
6.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤S4包括：
7.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤S5中，所述坐标变换根据下式确定:
8.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，所述稳性力臂根据下式确定：
9.一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳
10.根据权利要求9所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的系统，其特征在于，所述迭代计算模块用于执行以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，所述倾斜角度的步进值为1°-5°。
3.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤s2中，所述坐标变换根据下式确定：
4.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤s4中，所述坐标变换根据下式确定：
5.根据权利要求1所述的基于边界元法和坐标优化浮式平台稳性的方法，其特征在于，步骤s4中，所述水线面位置根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，潘其云，张利杰，周霞，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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