三维场景中截面流场绘制技术研究

回顾以往三维流场显示中的平面式截面流场绘制方法,分析其表现方式的不足,提出置于三维场景中的截面流场显示方式。通过对水平及垂直截面的生成算法和截面流场投影算法的研究,找出适应于复杂边界和地形条件下的高效截面生成算法;基于WPF三维图形平台,以灵活的示踪粒子布设方式,采用C#编程语言编制软件予以实现;将标量场数据作为截面显示材质,实现了截面附加标量场;截面流场模拟可以动态跟踪水位变化,在场景中同时对多个水平或垂直截面流场进行模拟,丰富了对流场三维特性的表现。     

船用回转式起货机视景仿真系统的研究

为模拟船用回转式起货机的操作使用,以虚拟现实技术三维建模软件Creator、实时视景驱动软件Vega及编辑软件VC++为平台,采用层次型三维数据结构,建立场景及吊车仿真模型,通过编程实现回转式起货机视景仿真系统的驱动.仿真结果表明系统具有较高的真实度,满足船用回转式起货机视景仿真的要求,能够达到模拟操作训练的目的.     

流场实景可视化在水运工程中的应用研究

在水运工程水动力数值模拟可视化中融入地理实景,能丰富视景信息,达到直观显示的目的。文章以Google地球软件(Google earth)作为虚拟场景的图形平台,对二维水动力数值计算流场进行动画仿真,实现了对数模计算成果的实景可视化。为实现实景可视化,首先要获取Google地球软件的视图窗口句柄,用Windows API通过自编程序对Google地球软件进行控制,然后在特定视角下既有的地理要素中融入实测地形图,依顺序在虚拟场景中分层绘制并显示逐时刻流场矢量图,从而实现流场动画。采用对局部屏幕图像截取方法获得不同时刻流场图像,将不同时刻的图像文件作为关键帧压缩编码生成动态影像文件。以实际人工岛建设工程项目为例,展示了实景动画可视化显示效果。     

三维圆柱体绕流数值模拟流场选择及网格划分

文章通过数值模拟结果确定适合的三维圆柱体绕流流场的尺寸,采用不同的计算流体力学(CFD)软件对有限元模型进行网格划分,对比网格划分质量的优劣,选择适合数值模拟的软件CFX。确定采用的网格形式为六面体网格(Hex8)以及流场不同部分网格的尺寸。圆柱绕流展向各截面平均压力系数沿周向无明显变化,脉动压力系数变化显著,绕流后的旋涡发放形式具有明显的三维特性的数值模拟结果验证了本文的流场选择和网格化分尺度的合理性。     

基于Creator和Vega的分油机虚拟操作的实现

针对实际分油机操作过程中出现的燃油和电力过度消耗问题及其对分油机使用寿命的影响,利用三维仿真软件Creator建模和采用Vega驱动的方法,建立分油机虚拟操作系统。在建模设计中,为提高仿真系统的实时性和逼真性,采用细节层次模型(Level Of Detail,LOD)技术、自由度(Degree Of Freedom,DOF)技术、Switch节点技术及仪表和声音电模技术等高级建模技术。采用MATLAB数据拟合技术得到电流数学模型,真实地模拟分油机工作电流。通过MFC(Microsoft Foundation Classes)和Vega实现虚拟场景的驱动,给出驱动框架流程。虚拟操作试验结果表明:分油机虚拟操作系统模型逼真、系统运行快、交互操作反应灵敏,能模拟真实的分油机操作过程,起到辅助教学培训的作用。     

船舶柴油机交互式虚拟现实仿真

以船用柴油机为研究对象,对轮机模拟器三维虚拟仿真软件进行开发,并以三维实体建模技术和虚拟现实技术为支撑,通过使用3ds Max软件完成对船用柴油机系统的三维建模,在虚拟现实平台Quest3D上制作三维场景,实现船舶柴油机交互式虚拟仿真。     

基于虚拟现实的船舶操纵控制系统设计

为了提高船舶操纵控制过程的性能参数评估场景再现能力,提出基于虚拟现实技术的船舶操纵控制系统设计方法。进行船舶操纵控制的3D几何模型建模,采用Multigen Creator技术生成3D虚拟海洋场景模型和船舶实体模型,在Vega Prime应用程序进行船舶操纵控制的视景仿真平台设计,对船舶操纵控制系统视景仿真模拟是建立在三维虚拟现实仿真软件基础上的,通过船舶操纵控制的三维姿态数据加载和程序控制,在视景仿真平台上对船舶操纵控制进行位置调整和参量优化配置,实现船舶操纵控制的虚拟视景开发和系统优化设计。仿真结果表明,本文设计的船舶操纵控制系统能在虚拟视景下实现精确的船舶操纵,视景的逼真度较高,参数控制精度较高。     

基于FLACS的水上LNG泄漏事故数值模拟分析

为准确评估水上LNG泄漏事故的危害以降低事故造成的损失,采用挪威三维计算流体力学(CFD)软件FLACS进行水上LNG泄漏事故数值模拟,分析数值模拟中相关场景及参数设定,为水上LNG泄漏事故的仿真计算提供参考。     

基于WPF的三维流场可视化研究

通过对多种三维流场仿真算法的研究,以WPF图形平台为基础,采用可视化编程语言开发了三维流场可视化系统。在三维地形、表面流场可视化的基础上,提出了置于模型域的多剖面流场并叠加标量场的三维流场呈现方式。同时采用示踪球追踪以及标识点迹线描述的方式反映流场的结构特性以及三维流场局部细节。可视化系统通过异步处理方式高效、流畅地呈现仿真流场。以三维溃坝模拟计算为例,验证了可视化平台的实用性。     

微型燃气轮机圆筒形燃烧室内三维冷态流动数值模拟

对一个复杂的Allied Signal75kw微型燃气轮机筒形燃烧室应用CATIA软件进行实体建模,采用RNGk-ε湍流模型,应用FLUENT软件进行了三维冷态流场的数值模拟研究.计算结果很好地反映了燃烧室旋流和火焰筒壁空气掺混射流对燃烧室内流场分布有着重要的影响,为进一步优化燃烧室的结构设计、改善流场结构和开展燃烧室热态流场的数值模拟奠定了基础.     

旋涡影响下的振动翼水动力性能

Fish are able to make good use of vortices. In a complex flow field, many fish continue to maintain both efficient cruising and maneuverability. Traditional man-made propulsion systems perform poorly in complex flow fields. With fish-like propulsion systems, it is important to pay more attention to complex flow fields. In this paper, the influence of vortices on the hydrodynamic performance of 2-D flapping-foils was investigated. The flapping-foil heaved and pitched under the influence of inflow vortices generated by an oscillating D-section cylinder. A numerical simulation was run based the finite volume method, using the computational fluid dynamics (CFD) software FLUENT with Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations applied. In addition, dynamic mesh technology and post processing systems were also fully used. The calculations showed four modes of interaction. The hydrodynamic performance of flapping-foils was analyzed and the results compared with experimental data. This validated the numerical simulation, confirming that flapping-foils can increase efficiency by absorbing energy from inflow vortices.     

船用重载斜齿轮啮合过程接触有限元仿真分析

应用3-D建模软件UG和有限元分析软件ANSYS建立某大型船用减速器斜齿轮多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。通过接触仿真分析轮齿的变形、综合应力、齿根弯曲应力和齿面接触应力等参数。仿真结果与赫兹理论计算结果相比,说明有限元接触法具有较高的计算精度以及处理复杂边界条件的特点,可为斜齿轮的设计提供可靠的分析手段。     

Research and development of a digital design system for hull structures

Methods used for digital ship design were studied and formed the basis of a proposed frame model suitable for ship construction modeling. Based on 3-D modeling software, a digital design system for hull structures was developed. Basic software systems for modeling, modifying, and assembly simulation were developed. The system has good compatibility, and models created by it can be saved in different 3-D file formats, and 2D engineering drawings can be output directly. The model can be modified dynamically, overcoming the necessity of repeated modifications during hull structural design. Through operations such as model construction, intervention inspection, and collision detection, problems can be identified and modified during the hull structural design stage. Technologies for centralized control of the system, database management, and 3-D digital design are integrated into this digital model in the preliminary design stage of shipbuilding.     

基于二维数值仿真的集装箱码头规划设计虚拟现实系统

基于二维数值仿真与虚拟现实技术,研究了集装箱码头规划设计的虚拟现实系统.在该系统下可以快速搭建集装箱码头三维动画场景,并通过集装箱码头装卸生产过程的数值分析与三维动画视景,分析码头平面与装卸工艺设计的合理性,揭示码头物流系统的潜在瓶颈,进一步完善和丰富集装箱码头的设计内容.     

海洋平台波浪荷载数值模拟研究

针对以往采用理论公式和试验方法计算波浪荷载存在一定局限性的问题,基于计算流体动力学软件Flow3D建立三维数值波浪水池模型,模拟规则波与自升式海洋平台相互作用过程,并将波浪力计算结果与理论值进行对比.     

三维形状投影光栅测量技术及其在船用柴油机设计中的应用

系统介绍了两种投影光栅三维形状测量技术的原理、方法、硬件和软件，并介绍在船用柴油机设计中的应用。这些技术具有实用、非接触、全场显示、直观、实现容易及便于设计人员接受等一系列优点，是光学、计算机图象处理和ＣＡＤ三种技术有机结合。     

煤炭码头生产作业计划仿真推演技术

基于面向对象的建模方法,以煤炭码头生产系统为研究对象,在系统仿真软件Simio的环境下建立码头生产作业计划仿真推演平台。该平台基于码头生产作业计划及计划起始时刻的码头实时生产数据,以友好的三维动画形式动态推演码头在计划周期内的运营过程,辅助码头计划人员分析与评估码头作业计划的合理性,找出计划执行过程中可能出现的问题,并进行优化。应用案例说明本仿真推演平台能够为码头生产作业的制定提供科学的帮助和支持,具有广泛的工程应用前景。     

船舶摇摆试验台仿真系统的动画生成

本文通过图形交换文件(DXF)将Pro／Engineer的3D实体模型读入船舶摇摆试验台仿真系统中，利用OpenGL技术提取实体信息，重绘实体，并对生成三维线框模型进行渲染。最后依据船舶一减摇水舱系统的运动学数学模型实现了动画生成，仿真效果良好。     

四面体框架群三维水动力模型

四面体框架群（TFR）防护方法在我国的河流工程中正得到越来越多的应用,然而由于其复杂的几何形状,采用传统的量测手段准确量测四面体框架群内的流场遇到极大障碍,这限制了研究者对四面体防护方法的深入理解．本文利用CFD通用代码Fluent,建立了用于计算四面体框架群流速场和阻力大小的三维水动力数值模型．采用可实现κ-ε紊流模型封闭雷诺时均方程．研究表明该数值模型可以有效补充物理试验研究工作,有助于理解四面体框架复杂的三维流场和防护机理,分别给出了阻力系数CD与雷诺数Re以及升力系数CL与雷诺数Re的关系图．     

水下爆炸数值仿真

基于MSC.Dytran软件,通过一维球对称数值仿真模型,模拟了水下爆炸冲击波传递以及第一次气泡脉动过程,其计算结果与经验公式计算结果吻合较好,在此基础上讨论了网格划分方式、网格密度以及计算区域大小对计算结果精度的影响.通过一维模型与三维模型数值计算结果的对比,论证了基于一维球对称数值仿真模型,通过Remap映射技术进行三维模型数值仿真的计算方法.该方法在保证计算精度的同时较大地提高了计算效率,具有较强的工程应用价值.