交通运输部天津水运工程科学研究院致力打造TK系列品牌模拟软件

<正>交通运输部天津水运工程科学研究院早期开发的TK-2D软件包在行业内享有较高声誉,目前有关科研人员正着重研发河流二维、三维数值模拟及可视化技术,并着手完善TK-3D软件功能模块。交通运输部天津水运工程科学研究院依托西部项目和公益性科研院所基本科研业务费课题,先后完成了河流水流泥沙数值模拟软件TK-2DC的开发和三维水动力数值模拟软件TK-3D河口三维潮流数学模型的     

基于虚拟现实的船舶制冷动态仿真系统的开发

针对轮机模拟器在船舶制冷仿真训练方面过于简化的问题,对某集装箱船制冷系统采用移动边界法和流体网络法建立系统的数学仿真模型,运用VC++的MFC开发系统的二维可视化仿真界面,基于3ds Max建立系统的三维物理模型,并采用细节层次技术(LOD)对模型进行优化,再进一步导入OGRE视景引擎中实时渲染。仿真结果表明:船舶制冷动态仿真系统能够实现冰机间与冷库的三维虚拟漫游,实现在二维端和三维端的人机交互操作等功能,可用于船员对船舶制冷系统的针对性学习和培训。     

珠江口区域海上溢油动态预测信息系统的开发与应用

为了对《珠江口区域溢油应急计划》提供决策支持,在国内外相关研究成果基础上,针对珠江口海域的特点,研究开发了先进实用的"珠江口区域海上溢油动态预报信息系统",综合了三维潮流模型、三维溢油扩散模型、溢油风化模型、应急反应模型、以及电子海图、地理信息系统(GIS)、数据库等关键技术。该系统可以预测模拟并可视化显示海上溢油的漂移扩散和性质变化过程,同时显示环境敏感区和应急人员设备分布等相关信息。实际溢油应用案例表明,该系统的预报模拟结果与现场实际情况完全相符,能有效地提高海上溢油污染事故的应急决策效率。     

舰艇仿真训练系统开发中三维旋转效果的二维实现

在开发舰艇仿真训练系统中,为提高操作界面的逼真程度,经常要求实现元件的三维旋转效果。文章介绍了传统的二维坐标换算和旋转三维模型方法的局限和缺点,提出了通过替换页面关系和循环引擎,在二维开发环境中实现三维旋转的效果。此方法简化了程序流程,缩短了开发周期,在舰艇模拟仿真训练系统开发过程中有着良好的表现和广泛的应用趋势。     

基于Unity3d的码头三维可视化安卓应用

三维可视化是在三维设计中常用的设计技术,移动通信是工作生活中最方便快捷的技术。将三维可视化和移动通讯应用结合起来,在方案展示,协同设计,施工模拟等方面具有创新的意义。文章基于Unity3d开发平台,采用Revit作为三维模型设计工具,C#作为开发语言,完成了码头三维可视化系统在安卓上的开发研究。在实际研究过程中提出了基于移动平台的三维可视化流程与方法。     

港珠澳大桥珠澳口岸人工岛工程二维潮流泥沙数学模型研究

基于TK-2D软件建立了三角形网格的伶仃洋海域大范围二维潮流泥沙数学模型和港珠澳大桥的珠澳口岸人工岛工程区附近小范围局部细化的二维潮流泥沙数学模型,并根据现场实测资料对模型进行了验证模拟,在模型验证基础上,对珠澳口岸人工岛工程实施后的潮流泥沙进行了模拟研究,从潮流泥沙角度对人工岛工程对周围海区的影响进行了分析论证.研究...     

河口垂向二维悬沙输移数学模型

针对窄深的潮汐河口建立了沿宽度方向积分平均的垂向二维悬沙输移数学模型,潮流场的模拟采用三维MOHID模型,悬沙对流扩散方程采用Galerkin有限元法进行求解。利用该模型模拟了长江口北槽段潮流输沙过程,计算结果与实测资料较好吻合,表明了该模型能够模拟窄深的潮汐型河口地区悬沙输移过程。     

灌河口海域潮波数值模拟

本文对三维潮波模型进行垂向积分后获得的二维潮波模型采用ADI方法建立了差分方程,并计算了灌河口海域潮波模型的数值解,得到了与实际观测符合良好的结果。从而根据数值模拟和实测的结果,对灌河口海区的潮汐和潮流进行了讨论,为灌河口海区工程应用及环境保护提供了参考的依据。     

田湾核电站海域潮流场数值模拟

采用MIKE 21水动力模拟软件建立了田湾核电站海域平面二维潮流数学模型,利用该模型对该海域的潮流场进行了数值模拟。根据数值模拟结果,对田湾核电站海域的潮流场特征进行了分析。建立的模型可以用来模拟研究各种工程方案实施前后的潮流场,也可以为局部模型提供边界条件。     

长江感潮河段平面二维潮流数值模拟

基于正交曲线网格下的有限体积法,建立河口潮汐的水深平均二维模型,运用Simple算法求解河口潮汐的二维浅水方程。以长江下游江阴水道为计算实例,用"露滩冻结"动边界技术处理方法模拟江阴水道二维潮流场,较好地解决了边滩、浅滩边界随水位的变动问题。实例和验证结果表明:计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,计算的流场合理。对计算结果的前后可视化处理,采用AutoCAD的DXF数据接口生成流场和网格图,以便更好地进行直观分析。     

用OpenFlight API开发分形地形

分形是近年来流行的地形生成方法。用分形方法生成的地形具有速度快，逼真度高等特点。OpenFlight是视景仿真的标准三维模型格式，已经被大多数视景仿真软件接受。论述了如何用OpenFlight API和分形算法生成三维地形模型。     

三维航道GIS中大型场景的动态组织与可视化技术研究

三维可视化技术以其直观、逼真、实时、动态等特征,目前己成为港口、海岸、航道、运河等相关领域进行科学研究、工程设计、管理与决策的重要手段。文中在对基于该技术实现的天津港三维港区与航道信息管理系统进行简单介绍的基础上,重点研究了基于空间网格索引技术、Delaunay三角网技术与LOD技术的港口地面景观与地形模型的动态组织与管理,以及基于多线程技术和OpenGL的显示列表技术的子场景块与专题信息的实时读取与渲染,并对动态海洋、全景天空、水下地形仿真与漫游、交互操作与信息查询等作了深入探讨。实践表明,文中所开发的三维可视化系统中大数据量、复杂的场景对绘制的速度影响并不大,场景逼真度高,能进行实时操作与漫游,可以满足航道与港口三维可视化、空间分析与管理的需要。     

船舶操纵模拟器上海洋山港港区三维视景仿真

针对船舶操纵模拟中的三维视景仿真的特点,开展船舶操纵模拟器中关于上海洋山港港区三维视景仿真的研究。以Google Earth提供的电子地形图像为基础,经过等高线和矢量化方法的处理,生成数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM),并利用Multigen Creator建立直观的上海洋山港港区三维地形模型,再利用Vega的三维视景渲染功能对其进行渲染和驱动。根据该方法建立的上海洋山港港区三维视景模型库在模型精细度、逼真度和实时运算等方面,都能满足船员实操练习所需的条件。     

基于VC和OpenGL生成三维真实感地形

OpenGL是功能强大的三维图形库，可方便地制作三维地形模型。介绍了OpenGL的基本概念以及以MFC为平台进行OpenGL编程的方法，详细说明了VisualC 与OpenGL结合开发环境下的地形三维可视化中地形模型的映射、三维真实感地形生成以及交互式动态显示的计算机实现过程，并用实例验证了这一方法的可行性。     

潜射模拟弹弹射后效分析

基于Mixture多相流模型和动网格技术构建了二维轴对称弹射后效仿真模型,模型中可同时考虑空化和汽化效应;仿真获得了模拟弹弹射入水后的速度变化特性,同时还分离了均压气体和汽化作用等因素对弹射后效具体量值的影响.仿真结果表明,均压气体对弹射后效影响显著,而汽化作用影响较小.文中研究方法及其结论可为潜射导弹筒口压力场分析以及水弹道设计提供有益的指导.     

基于Vega的双通道船舶甲板重吊视景仿真系统

针对船舶甲板重吊货物吊装的操作使用,以三维建模软件MultiGen-Creator、实时仿真驱动软件Vega及VC++为平台,创建码头地形、吊车及船舶等三维模型。基于Vega API函数与C++相结合编程实现船舶货物吊装视景仿真系统的驱动。仿真结果表明,该系统具有较高的真实度,能解决船舶货物装卸的运动模拟、吊装方案设计等诸多问题。     

航道抛石施工过程仿真系统开发

长江下游深水航道整治工程抛石施工过程,受限于没有针对性的三维可视化系统。目前使用的数字化工具,三维可视化效果不理想,动态数据信息查询不便,不能及时有效地反映抛石过程中的情况。基于MATLAB平台,研发出一套具有完全自主产权、有针对性、三维显示的航道工程抛石断面形成过程监测可视化软件,可实现原始地形、设计地形与实抛地形的三维显示。通过对比分析抛石前后地形,及时反映抛石施工区域漏抛或超抛情况,能辅助提高航道整治抛石施工工程的精度与进度。     

BIM技术在航道水下地形空间监测中的应用

地形是区域环境的重要组成部分,三维地形分析为地表演化过程研究提供了全新的技术支撑。本文依托黑沙洲航道整治二期工程多期水下地形测量数据,基于BIM技术实现各个时期航道水下地形表面的三维可视化,并对其进行动态监测分析。研究表明,基于BIM技术实现航道水下地形空间监测,能够更加形象直观地展示区域地形演变、泥沙淤积等三维情况,对于航道的维护和整治具有重大意义。     

水深测量数据的组织管理与三维可视化

文章应用GIS理论思想,对水深测量数据格式进行深入分析,提出应用空间数据库来组织管理水深数据的新方法,给出了数据结构。在此基础上,对水深测量数据的应用价值进行深入挖掘,提出利用水深离散点数据进行水下地形建模,从而实现水深数据的三维可视化直观表达,并就此给出了地形建模过程和渲染步骤以及三维场景效果优化方法。     

基于Civil 3D的三维地质建模方法及应用

三维地质建模是实现岩土勘察BIM动态设计的关键,如何快速、高效地建立能直接应用于指导设计施工的三维地质模型,是工程实践应用中的难点之一。以厦门第二东通道工程地质勘察项目为例,依据野外实测的地形测量数据及钻孔、物探等地质数据,利用Civil 3D强大的曲面功能,首先建立地形曲面和地层曲面单元;其次,利用Civil 3D中"由曲面提取实体"等工具,自地表而下逐层建立三维地质体,并整合生成最终的三维地质模型。此外,通过二次开发建立基于Civil 3D三维地质模型任意剖切补充模块,实现了地质模型的任意剖切及栅格图生成;同时,通过部件编辑器功能,针对沉管基槽进行开挖设计。工程应用结果表明,该建模方法便捷、直观且高效,所形成的模型能直接应用于指导工程设计和施工。