1.功能介绍

本产品基于国内多家水池100多条船模操纵试验结果进行多项式线性回归，计算高效，融合了参数设置专家智慧，操作简单易用，满足方案设计阶段船舶操纵性评估需求。

主要功能有：
    回转特征参数预报；
    初始回转特征参数预报；
    Z形试验特征参数预报；
    适用于集装箱船、散货船和油船等主力船型；

2.产品特色

（1）核心求解器基于100多条船模操纵性数据的多线性回归分析方法
    解决了航速对操纵特征参数影响问题；
    考虑了左右桨对操纵的影响
    不同船型计算稳定性好

（2）系统覆盖同一船型范围较广，并通过IMO标准进行衡准
    IMO回转试验衡准；
    IMO z形试验衡准；
    IMO 初始回转试验衡准；
    IMO 停船试验衡准；
    涉及同一船型范围较广。

（3）试验结果分析
    可给出操纵特征参数；
    试验报告自动生成；

3.运行环境和效率

主流PC机上即可运行；Windows操作系统，高性能计算集群上也可运行。 Windows操作系统，采用虚拟化技术，动态分配资源，满足计算所需。 计算速度快，PC机上计算单条船约1分钟。

4.试验精度

测试结果获得了国际标模、项目组标模等物模试验验证。与国际标模KCS， KVLCC2等验证对比，纵距与回转直径偏差20%。

（一）案例一 基于母型船数据库的操纵性预报-散货船

1.1 案例名称

案例试验-基于母型船数据库的操纵性预报-散货船

1.2 案例描述

试验散货船为育鹏轮

1.3 试验结果

    ① 左回转-纵距、回转直径。
    ② 右回转-纵距、回转直径。
    ③ 左10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ④ 右10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ⑤ 左20°z形试验，第一超越角度。
    ⑥ 右20°z形试验，第一超越角度。

1.4 重要模型和参数

输入

船长Lpp(m)：189
    船宽(m) ：27.8
    船速V(m/s)：9.2592
    艏吃水(m)：10.3
    艉吃水(m) ：10.3
    船舶质量(kg)：39053200
    螺旋桨直径（m）：6.7
    螺距比：0.8032
    盘面比：0.480
    展弦比：2.31
    舵面积（m^2）：34.268

1.5 部分试验结果展示

左纵距预报Adport
    3.74

左回转直径预报Tdport
    3.37

右纵距预报Adstarboard
    3.89

右回转直径预报Tdstarboard
    3.73

左10第一超越角预报firstOSAport10
    19.13

左10第二超越角预报secondOSAport10
    30.07

右10第一超越角预报firstOSAstar10
    17.30

右10第二超越角预报secondOSAstar10
    33.23

左20第一超越角预报firstOSAport20
    35.54

右20第一超越角预报firstOSAstar20
    34.15

（二） 案例二 基于母型船数据库的操纵性预报-油船

1.1 案例名称

案例试验- 基于母型船数据库的操纵性预报-油船

1.2 案例描述

试验油船为11.5k阿芙拉油船

1.3 试验结果

① 左回转-纵距、回转直径。
    ② 右回转-纵距、回转直径。
    ③ 左10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ④ 右10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ⑤ 左20°z形试验，第一超越角度。
    ⑥ 右20°z形试验，第一超越角度。

1.4 重要模型和参数

输入

船长Lpp(m)：240
    船宽(m) ：44.0
    船速V(m/s)：6.1728
    艏吃水(m)：15.0
    艉吃水(m) ：15.0
    船舶质量(kg)：130980900
    螺旋桨直径（m）：8.4
   螺距比：0.7739
    盘面比：0.400
    展弦比：1.73
    舵面积（m^2）：67.88

1.5 部分试验结果展示

左纵距预报Adport
    2.81

左回转直径预报Tdport
    1.63

右纵距预报Adstarboard
    2.93

右回转直径预报Tdstarboard
    1.80

左10第一超越角预报firstOSAport10
    11.70

左10第二超越角预报secondOSAport10
    14.60

右10第一超越角预报firstOSAstar10
    10.57

右10第二超越角预报secondOSAstar10
    16.18

左20第一超越角预报firstOSAport20
    27.63

右20第一超越角预报firstOSAstar20
    26.59

（三）样例二基于母型船数据库的操纵性预报-集装箱船

1.1 案例名称

案例试验- 基于母型船数据库的操纵性预报-集装箱船

1.2 案例描述

试验船为集装箱船

1.3 试验结果

① 左回转-纵距、回转直径。
    ② 右回转-纵距、回转直径。
    ③ 左10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ④ 右10°z形试验，第一超越角度和第二超越角。
    ⑤ 左20°z形试验，第一超越角度。
    ⑥ 右20°z形试验，第一超越角度。

1.4 重要模型和参数

输入

船长Lpp(m)：383
    船宽(m) ：65.83
    船速V(m/s)：12.26
    艏吃水(m)：22.06
    艉吃水(m) ： 22.06
    船舶质量(kg)：362918000
    螺旋桨直径（m）： 13.788
   螺距比： 0.654
    盘面比： 0.586
    展弦比：1.317
    舵面积（m^2）： 147.0

1.5 部分试验结果展示

左纵距预报Adport
    3.46

左回转直径预报Tdport
    2.17

右纵距预报Adstarboard
    2.83

右回转直径预报Tdstarboard
    2.48

左10第一超越角预报firstOSAport10
    15.90

左10第二超越角预报secondOSAport10
    23.40

右10第一超越角预报firstOSAstar10
    16.20

右10第二超越角预报secondOSAstar10
    35.30

左20第一超越角预报firstOSAport20
    20.60

右20第一超越角预报firstOSAstar20
    18.90

用户登录中国数值水池虚拟试验系统后，可完成系统提供的各类虚拟试验。虽然试验在参数、求解器、计算结果等方面区别很大，但总体上来说操作过程基本相同，主要由四个部分组成：1试验创建；2参数录入（前处理）；3计算求解；4结果展示（后处理）。

登录系统后，点击页面左侧导航栏中的“船舶操纵性预报”，从而进入该试验的管理页面。如下图所示，该页面有关于船舶操纵性预报的主要功能介绍，以及该虚拟试验的相关特色，其下为“我的试验”。

“我的试验”中给出用户做过的试验列表，该列表以时间顺序排序，可以在看到用户做的每一个虚拟试验的概要信息，如试验名称、编号、描述、创建时间、修改时间等内容，用户可在这里对试验进行创建核删除操作。

页面的右侧是船舶操纵性预报的“样例试验”，如下图所示。样例试验是系统提供的已经完成的典型试验，对系统中的所有注册用户开放，可给用户提供一定的参考，从而更好地完成自己的虚拟试验。

点击“样例试验”后，则进入样例试验的详情界面，可以看到样例试验的参数设置、求解器的执行信息及试验的结果。这里，用户可以查看样例的所有信息，但不可以修改。

1.试验创建

系统提供了两种创建虚拟试验的方法，第一种是通过某个虚拟试验为范本来创建虚拟试验。如下图所示，点开某个虚拟试验的详情页面，在这个页面的右侧用红色字体标出的字样“以此创建试验”，则弹出创建新试验的对话框，输入适当的试验名称、编号及描述，点击确定即可完成新试验的创建。

如下图所示，新试验创建后桨自动跳转到该试验的详情页面，可见通过这种方式创建的新试验是样例试验的一个拷贝，其参数与样例试验相同，用户只需按实际情况修改部分参数即可。因此，可将当前虚拟试验看成试验模板，起到初始化设定新试验参数的作用，系统推荐通过这样的方式来创建新的虚拟试验。

第二种创建新试验的方法是创建一个空白试验。如下图所示，通过点击“大尺度海洋环境”中虚拟试验列表上方的“新建”按钮，同样会弹出对话框如下图。填入相应的信息，然后点击确定，即可创建一个新的空白试验。.2所示。

如下图所示，新空白试验创建后，同样会自动跳转到该虚拟试验的详情页面。可见通过该方法创建的所有虚拟试验都是空白，需要用户手动输入所有的必填参数，方可进行计算，该方法适用于有一定经验的用户。

2. 参数录入

当一个新的虚拟试验创建口，用户需要对其参数进行适当的录入或修改，为确保结果的准确，请确认所录入的参数符合实际情况。一个虚拟试验可大致分为文件型参数、单数值型参数、表格型参数几种类型，介绍一下各种类型参数的录入方式。

2.1 船型参数

在“输入”标签中，点击“船型参数”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以进行与船型相关参数的设置。按照所提示的信息输入正确的船型参数。其中船舶类型为下来菜单，不需要用户输入，其余参数都需要用户手动输入

2.2 螺旋桨参数

点击“螺旋桨参数”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对螺旋桨相关的参数进行设置，以下所有参数都需要用户手动输入。

2.3 舵参数

点击“舵参数”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对舵相关的参数进行设置，以下所有参数都需要用户手动输入。

2.4 航速

点击“航速”小标签下方的“修改”按钮，可进入如下图所示页面，可以对航速参数进行设置。

3. 计算求解

全部参数正确设置后，可启动求解器进行计算。如下图所示红色方框内，求解器的启动及计算状态展示在整个页面的右下方。

如下图所示，点击“启动计算”按钮，会弹出启动确认对话框，点击确定按钮即可启动计算。

如果用户录入的参数不符合计算条件时，计算将无法启动，并会弹出对话框进行提示，请用户按照提示的要求来填写相关的参数，以确保试验能够正确，顺利的进行。

4 结果展示

当求解器执行结束后，可切换到“输出”标签对应的页面来看本次虚拟试验的结果，试验结果可分为以下几类：

4.1虚拟试验报告

多元线性回归模型的一般形式为
    Yi=β0+β1X1i+β2X2i+…+βkXki+μi i=1,2,…,n

其中 k为解释变量的数目，βj（j=1,2,…,k)称为回归系数（regression coefficient)。上式也被称为总体回归函数的随机表达式。它的非随机表达式为
    E(Y∣X1i,X2i,…Xki,)=β0+β1X1i+β2X2i+…+βkXki
 βj也被称为偏回归系数（partial regression coefficient)

计算模型

一元线性回归是一个主要影响因素作为自变量来解释因变量的变化，在现实问题研究中，因变量的变化往往受几个重要因素的影响，此时就需要用两个或两个以上的影响因素作为自变量来解释因变量的变化，这就是多元回归亦称多重回归。当多个自变量与因变量之间是线性关系时，所进行的回归分析就是多元性回归。 　设y为因变量X1,X2…Xk为自变量，并且自变量与因变量之间为线性关系时，则多元线性回归模型为：
    Y=b0+b1x1+…+bkxk+e
    其中，b0为常数项，b1,b2…bk为回归系数，b1为X1,X2…Xk固定时，x1每增加一个单位对y的效应，即x1对y的偏回归系数；同理b2为X1,X2…Xk固定时，x2每增加一个单位对y的效应，即，x2对y的偏回归系数，等等。如果两个自变量x1,x2同一个因变量y呈线相关时，可用二元线性回归模型描述为：
    y=b0 +b1x1 +b2x2 +e

建立多元线性回归模型时，为了保证回归模型具有优良的解释能力和预测效果，应首先注意自变量的选择，其准则是：
    (1)自变量对因变量必须有显著的影响，并呈密切的线性相关；
    (2)自变量与因变量之间的线性相关必须是真实的，而不是形式上的；
    (3)自变量之间应具有一定的互斥性，即自变量之间的相关程度不应高于自变量与因变量之因的相关程度；
    (4)自变量应具有完整的统计数据，其预测值容易确定。

多元性回归模型的参数估计，同一元线性回归方程一样，也是在要求误差平方和（Σe)为最小的前提下，用最小二乘法求解参数。