基于海浪谱的3D海浪模拟

从海洋学的观测结果出发,利用海浪谱方法建立海浪的数学模型,使用LOD技术简化海面网格的计算量,并通过光照和纹理映射的渲染,实现深海区域的海浪模拟.实践证明使用该方法模拟海浪可以在实时性和真实感方面取得较好的效果.     

基于粒子系统的模拟雷达海浪回波仿真

介绍了粒子系统原理,建立了基于粒子系统的海浪回波模拟模型和模拟流程,解答了模拟中遇到的问题和解决方法,论证了基于粒子理论进行海浪回波模拟的可行性和先进性。     

内河船舶航行环境视景三维仿真

基于航海仿真的发展方向和发展需求,为增加练习海域并同时提高仿真精度,以内河船舶航行环境三维建模仿真为研究对象,分析了内河船舶航行环境视景的组成要素,将其主要划分为地形地貌、水面及近岸陆域物标两大模块,并以视景仿真领域3D MAX、Multigen Creator等主流软件对其进行三维建模。在VC++环境下,以开源软件OpenSceneGraph(OSG)为驱动平台,对内河船舶航行环境视景模块三维模型进行了数据融合,同时以细致的渲染来加强模拟的真实感。仿真显示:所构建的内河船舶航行环境三维模型具有较高的精度,场景驱动具有逼真的效果,能够满足航海仿真的要求并应用于大型船舶操纵模拟器建设。     

海浪水压场的混沌特性分析及预测模型

海浪水压场作为水中兵器水压引信最严重的干扰源,对其混沌特性进行研究具有极为重要的意义.依据判断系统是否具有混沌特性的2个重要指标:关联维数和最大Lyapunov指数,分别通过G-P算法和小数据量的Wolf算法进行了计算.对一定数量的海浪水压场数据所进行的计算表明,海浪水压场具有分数的关联维数和正的Lyapunov指数,表现出明显的混沌特性.在此基础上依据混沌信号的相空间重构理论使用支持向量机对海浪水压场进行了预测建模,结果表明非线性混沌模型较常规的线性AR模型具有更高的预测精度.     

基于模拟器的雷达与ARPA避碰训练

除了海上实船训练外,航海模拟器训练是受训人员掌握正确使用雷达/ARPA(自动雷达标绘装置)避碰方法的另一种有效的途径.如何运用一系列有效的模拟练习,通过航海模拟器帮助受训学员掌握雷达观测标绘及ARPA操作的方法与技能是基于模拟器的雷达/ARPA避碰训练的关键所在.     

视景系统的特效技术研究

探讨视景系统开发中的若干模拟特效,如粒子特效(如雾、雨、雪)的仿真、声音效果、GPS仪表指示器,及基于全局光照的烘焙渲染等技术.基于Cg的Shader多分辨纹理技术采用GPU硬件绘制方式,改进了传统的Mipmaping算法,提供了一种快速的实时绘制方法.这些技术增强了驾驶模拟器视景仿真系统的可视化效果.     

一种半自动的基于图像建模系统

针对目前各种类型航海模拟器的虚拟建模效率较低与真实感较差等问题,设计与实现了一种基于多幅图像及少量用户交互恢复物体三维几何模型的系统.本系统采用稳定性好的改进Har-ris算子进行角点检测,基于角点空间特征及交叉相关实现角点的初始匹配;采用基于极线约束的角点匹配快速算法完成角点的精匹配,同时引入迭代和人工辅助修正的方法解决匹配算法的退化情况.在角点匹配结果基础上进行仿射重建,通过升级矩阵实现度量重建,在OpenGL环境下绘制出物体的三维模型框架.从原图像中抽取纹理并采用多视角图像融合的方法进行纹理映射,得到"照片级"真实感的三维模型.     

情景模拟英语口语教学效果及影响因素分析——基于“航海模拟器仿真情景英语口语”教学的调查问卷分析

利用模拟器仿真情景协助专业英语口语教学是＂工学结合＂大环境的需要。本文结合＂航海模拟器仿真情景英语口语＂教学的调查问卷结果,对情景模拟英语口语教学效果及影响因素进行了分析和总结,并提出了个人的建议。     

气候变化条件下基于海洋三维高分辨环境模拟的航海仿真研究

利用航海仿真技术,对气候变化背景的各种海洋环境条件下的船舶运动进行模拟仿真是评估气候对航运影响的一个有效手段.文中将研究重点放在如何获取一个真实的海洋环境场,依托海洋、大气、浪模式发展了一个联合环境动力预报系统,对海洋三维环境要素进行高分辨模拟预报.通过真实个例的实验研究表明,这一方法能够得到高精度而且真实协调的环境场数据.将这些模拟和预报的环境要素场,例如海面风、海流和海浪,与船舶运动方程相结合可以计算船舶在该种真实的海洋环境条件下的运动轨迹和姿态.利用VC和OpenGL进行联合编程,运用虚拟现实技术构造三维的海洋场景,取得了较好的效果.     

一种难加工材料的斜角切削过程的数值模拟

参数化建模在仿真切削过程中是行之有效的方法。通过接口设计,系统实现了在Marc中对斜角切削方式的参数化建模。基于金属切削理论和有限元分析原理。借助于有限元方法及材料弹塑性变形理论。针对斜角切削方式,通过建立几何模型、材料模型、刀屑摩擦模型、热控模型和切屑分离准则,采用有限元分析软件Marc,对一种难加工材料的切削过程进行数值模拟,得到在不同切削条件下的切削区应力场、温度场。通过对数值模拟后切削力的结果与实验得到的数据进行比较,验证了所建模型的合理性。     

高速铁路双线隧道进洞段及洞口浅埋段施工方法研究

以南广铁路大邮村隧道V级围岩浅埋段为研究对象,通过隧道施工效应数值分析、技术经济分析,比较了CRD工法和三台阶法两种施工方法。从施工效应角度出发,对地表沉降要求不十分严格的山岭隧道,两种施工方法均能满足隧道施工过程中洞室稳定和结构安全。CRD工法在控制地表沉降及洞室变形方面更优,但从施工成本、施工工效、施工管理等方面台阶法更优。在本工程采用三台阶法施工,提高了施工效率,保障了隧道施工安全和结构稳定。     

采用实测数据实时修正的机场跑道水膜厚度面域分布预估方法

为精准预估不同跑道状况与降雨条件下跑道水膜厚度的面域分布,基于二维浅水方程建立了水膜厚度面域分布数值模型,开发了基于格心型有限体积法和HLL(Harten, Lax and van Leer)格式近似Riemann解的数值求解算法;在此基础上,引入水膜厚度的实测数据,通过构造伴随方程,采用梯度下降法获取了实际降雨条件下的最优曼宁系数,从而动态修正了二维浅水方程的计算结果,精准预估了跑道水膜厚度面域分布;采用北京首都国际机场安全预警平台的水膜厚度实测数据和车载式LiDAR系统获取的路面高程数据,计算分析了曼宁系数更新间隔和高程空间采样间隔对模型求解效率和精度的影响,并采用实测数据验证了算法的准确性。研究结果表明：为满足水膜厚度实时监测需求,在综合考虑计算耗时与求解精度的条件下,曼宁系数的最优更新间隔为30～300 s,对于表面平整的道面,高程的最优空间采样间隔为0.1～0.5 m,对于存在车辙等病害的道面,高程的最优空间采样间隔为0.10～0.25 m;在真实降雨条件下,水膜厚度计算值与实测值的平均误差为0.13 mm,最大误差为0.76 mm,满足机场对水膜厚度的监测需求。由此可见,建...     

浅海低频点声源作用下海底地震波的数值模拟

建立了点声源作用下海底地震波的时域数值计算模型.利用该模型,对二维半无限空间简单海洋模型的低频点声源海底地震波问题进行了数值模拟,得到了海底表面处的加速度和声压值.结果表明,浅海低频点声源的大部分能量耦合到海底基岩中以地震波的形式向远处传播.声源频率、海底吸声系数和海底基岩阻尼系数对舰船海底地震波信号均有影响.     

大断面浅埋土质隧道施工工法优化分析

为探明大断面浅埋土质隧道在不同施工工法开挖下的变形及支护力学响应特征,寻求适用的工法,以宁安铁路钟鸣1号隧道工程为依托,采取现场试验与数值模拟相结合的方法,研究该类隧道在3种不同工法下的洞周及地表变形、围岩塑性区分布范围、初期支护及二次衬砌内力变化规律。研究结果表明：大断面浅埋土质隧道围岩变形有明显的空间效应,开挖面处预收敛变形所占比例约40%-50%;CRD法与六步CD法施工在控制洞周及地表变形方面明显优于三台阶临时仰拱法,且开挖产生的围岩塑性区分布范围小,两者均能满足围岩及支护稳定性的要求,而CRD法较六步CD法施工工期稍长、造价稍高,因此六步CD法为该类地层隧道施工的优选工法。     

浅海地震波传播的简正波模型

应用简正波理论，阐述了一般分层浅海的声场传播问题，并计算了在弹性切变海底条件下的声传播问题，分析了在浅海海底表面传播的地震波传播效应．对声场的理论计算表明，该方法较为准确地预报了浅海声传播的传播损失．     

三维波浪作用下大直径圆柱绕流的数值模拟

为探讨三维波浪与结构物的相互作用,以两相流概念、大涡模拟的不可压缩粘性流体运动方程和自由水面追踪分段线性近似的流体体积(VOF)法为基础,建立了三维波浪与结构物相互作用的数学模型;对三维波浪作用下大直径圆柱绕流进行了数值模拟,用两步边界定位法和虚拟边界力法确定波浪与结构物接触面.结果表明:大直径圆柱绕流系数的数值计算结果与理论解吻合,所建立的数学模型能够很好地模拟三维波浪与结构物的相互作用.     

沙质海床形态变化对波浪变形影响的试验

利用水槽试验模拟浅海沙床进行试验,观察波浪和沙床互相作用及其对各自形态变化的影响。通过数据采集及定义两个参数K1（波高变化率）和Kz（沙坝高宽比）的数据处理方法,研究试验现象发生的原因并归纳出规律。试验中海床模型由中值粒径为0．47mm的原型沙铺设而成,坡度为1：20。研究结果表明：波浪在斜坡上的传播受到斜坡高程变化的影响。波浪传播距岸越近,斜坡高程越高,波高越大,同时波峰变尖,波谷坦化。在波浪作用下,底床形成沙纹和沙坝,沙纹和沙坝床面形态的不规则性将对波浪上爬产生一定的阻力,导致平均波高在破碎前减小,最大平均波高发生位置移动,相对波高变化率K1和沙坝高宽比K2之间成正比关系。     

波浪检测与特性参数分析试验研究

本文介绍了一种通过检测波浪的垂方、北向和西向位移,对位移数据和波浪进行统计分析,进行傅立叶变换研究其功率谱密度和方向频率分布的方法,并对之进行了试验研究.该研究对船舶耐波性的研究、海洋工程的规划设计和海洋气侯预报具有重要意义.     

三维滑坡涌浪的产生及其传播过程的数值研究

从Navier-Stokes方程出发,采用VOF法追踪自由液面,基于流体计算软件FLOW3D,模拟宽广水域内滑块下滑所引起的涌浪及其传播过程,将数值结果与实验结果进行对比可知,计算值与实验值吻合较好．在此基础上,研究了涌浪产生时相同角度不同半径和相同半径不同角度测点位置的波高;并对涌浪产生后水体的流场结构以及自由液面的变化过程进行了研究．研究结果表明,该数学模型具有较高的精度和适应性,能较好地模拟滑坡崩落所导致的涌浪现象,对水库大坝设计及滑坡涌浪灾害预防具有一定的参考价值．