请扮演一个船舶横摇运动仿真模拟工程师,基于船舶横摇运动方程编写一个船舶横摇运动仿真代码来计算船舶横摇运动衰减时历曲线
时间: 2023-08-21 11:06:25 浏览: 184
船舶横摇运动matlab仿真
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好的,我来扮演一个船舶横摇运动仿真模拟工程师,以下是我编写的船舶横摇运动仿真代码,可以计算船舶横摇运动衰减时历曲线:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 船舶横摇运动方程
def roll_equation(roll, roll_rate, t):
rho = 1025 # 海水密度
g = 9.81 # 重力加速度
beam = 10 # 船宽
kg = 0.1 # 横摇力矩中心高度
I = 100000 # 船舶横摇惯性矩
c = 1000 # 横摇阻尼系数
roll_acc = -g / beam * np.sin(roll) - c / (rho * beam * np.sqrt(beam**4 / 12 + kg**2)) * roll_rate
return roll_acc
# 欧拉法求解微分方程
def euler(roll, roll_rate, roll_acc, dt):
roll_new = roll + roll_rate * dt
roll_rate_new = roll_rate + roll_acc * dt
return roll_new, roll_rate_new
# 初始化参数
roll0 = 0.1 # 初始横摇角度
roll_rate0 = 0 # 初始横摇角速度
dt = 0.1 # 时间步长
t_end = 100 # 结束时间
t = np.arange(0, t_end+dt, dt) # 时间数组
roll = np.zeros(len(t)) # 横摇角度数组
roll_rate = np.zeros(len(t)) # 横摇角速度数组
roll[0] = roll0
roll_rate[0] = roll_rate0
# 模拟船舶横摇运动
for i in range(1, len(t)):
roll_acc = roll_equation(roll[i-1], roll_rate[i-1], t[i-1])
roll[i], roll_rate[i] = euler(roll[i-1], roll_rate[i-1], roll_acc, dt)
# 绘制船舶横摇运动衰减时历曲线
plt.plot(t, roll)
plt.title('Roll Decay Test')
plt.xlabel('Time (s)')
plt.ylabel('Roll Angle (rad)')
plt.grid(True)
plt.show()
```
在这个代码中,我们使用欧拉法求解微分方程来模拟船舶横摇运动。具体来说,我们使用船舶横摇运动方程来计算每一个时间步长的横摇角加速度,然后使用欧拉法来更新横摇角度和横摇角速度。最后,我们绘制出船舶横摇运动衰减时历曲线。
当然,这只是一个简单的示例代码,实际的船舶横摇运动仿真模拟还需要考虑更多的因素,例如船体形状、海况等等。
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