基于 OSG 粒子系统的飞行器发射特效的技术实现*

实时三维虚拟场景中,较好的特效如火焰、烟雾等能够增加场景的真实感和沉浸感。论文首先简要介绍了粒子系统的基本原理,分析了飞行器的发射环境及烟雾的形态特征,通过设置三个不同的粒子系统实例实现了基于OSG的飞行器发射过程特效的模拟,达到了较好的视觉效果。     

基于Torque 3D的核爆炸景象模拟

利用Torque 3D粒子系统模拟爆炸现象的基本方法,应用Torque 3D引擎和ArcaneFX特效插件的粒子系统,通过设置粒子系统的大小、颜色、纹理、速度、路径等属性,实现了地面核爆炸外观景象的模拟,满足实时性要求。采用Torque 3D引擎的声音系统实现核爆炸声效,增强真实感。     

舰船气流场数值仿真对模型处理的敏感性分析

分别以国际通用简化载机护卫舰模型(SFS)和美国航母模型为对象,通过舰船气流场数值模拟对舰岛几何简化(不同形状)、边界层的处理等敏感性进行了研究分析,得到的主要结论为:舰船整体气流场特征对舰岛(舰桥)的几何简化(形状)不敏感,除在风向方向,舰岛后方的有限区域内气流场特征有所不同外,其他区域流场特征基本不变。对于护卫舰的飞行甲板关注空域、航母后方的着舰路径空间点位置,舰岛的几何简化(不同形状)对这些区域流场特征的影响可以忽略。舰船整体气流场特征对舰船壁面边界条件的处理方式也呈现不敏感特性,对于非结构网格,近壁区网格无须采用菱柱形网格,y+在o(10)~o(1 000)范围内均得到了基本一致的结果。由于舰船整体气流场特征对边界层的不敏感性,建议采用无粘假设对舰船整体气流场进行数值仿真。     

开口舱室内细水雾与油池火相互作用的数值模拟

基于火灾动力模拟软件(Fire Dynamics Simulation,FDS)对开口舱室内细水雾与油池火的相互作用进行数值模拟,探讨当开口无气流流入和流入气流速度为2m/s时细水雾的灭火机理。研究结果表明,细水雾的灭火过程可以分为3个阶段:火焰温度快速下降阶段、火焰温度稳定阶段和火焰温度缓慢下降阶段。当开口无气流流入时,火焰熄灭是由细水雾蒸发冷却和隔氧窒息共同作用的结果;当开口流入气流速度为2m/s时,细水雾的蒸发冷却是致使火焰熄灭的主要原因。当开口无气流流入时,较小粒径的细水雾具有较好的灭火效果;当开口有气流流入时,较大粒径的细水雾具有较好的灭火效果。     

基于虚拟现实的无边际三维海洋驾驶环境模拟方法

由于三维海洋驾驶环境模拟需要较大数值运算量,致使对比方法存在环境模拟误差较大的问题,故提出基于虚拟现实的无边际三维海洋驾驶环境模拟方法研究。依据海洋驾驶环境模拟需求,基于海浪谱构建海浪模拟模型,以此为基础在虚拟现实技术中加入海面光照模型来渲染海面效果,通过粒子系统对自然环境(雨、雪、黑夜等)进行逼真模拟,将上述海浪、海面光照、自然环境等模拟程序进行综合,即可实现无边际三维海洋驾驶环境的模拟。实验数据显示,与对比方法相比较,本文方法海浪高度误差与风速误差均较小,充分证实了本文方法模拟效果更好。     

Beta样条中形状控制参数对的匹配与应用

本对Ｂｅｔａ样条中形状控制参数β１和β２独立变化及参数对匹配规律进行了研究,分析了形状控制参数在Ｂｅｔａ样条反算拟合时对曲线形状的影响,并在实际中有交地应用,取得较好的效果。     

基于CATIA二次开发的球首参数化设计

为实现在船舶型线设计中快速生成船舶球首,以船舶球首为研究对象,通过定义控制球首形状的纵向边界线、横向边界线、横剖面形状,设置相关控制参数,以CATIA为开发平台,VB为开发工具,对其进行二次开发,编制球首参数化设计程序,迅速地生成球首三维模型。     

狭长空间氢气爆燃场障碍物有效影响区域计算

氢燃料电池船储氢量大，供氢管路复杂，易发生爆燃事故。基于大涡模拟（LES）与预混燃烧模型，对含障碍物的狭长空间进行氢气-空气预混气体爆燃研究。结果表明：不同截面形状的障碍物中，方形截面障碍物对爆燃过程影响最为显著，其有效影响区域也最长，为0.288m；其次为三角形和圆形截面，分别为0.195 m和0.192 m；有效区域会随着障碍物与着火点距离的增加而呈现先增后减的趋势。爆燃火焰倾向于避开涡旋，向着无涡区发展。障碍物分散度的增加对爆燃过程具有抑制作用，并在分散度为3时，达到最优的抑制效果。     

无奇异边界元法核心控制参数收敛性分析

本文采用时域方法对三维波物相互作用问题进行了研究和分析。在该方法中,将采用无奇异边界元法(Desingularized Boundary Integral Equation Method,DBIEM)来计算每个时间步长上的流场分布情况,在自由面上满足线性自由面条件,远方辐射边界上满足水波透射器条件。文中首先详细描述了DBIEM方法的实施过程,其次对其核心控制参数进行了收敛性分析,并将得到的结果与参考文献中的结果进行了比对。结果表明,文中模型可有效模拟水波与简单形状结构物的相互作用问题。     

基于Flood Area模型的模袋混凝土衬砌渠道糙率系数优化方案初探

本文以河套灌区建设一分干模袋混凝土衬砌渠道为研究对象,引用Flood Area模型,将糙率系数的设置做区分化处理;对渠道区域进行划分和赋值,在经验参数的基础上,结合建设一分干模袋混凝土衬砌渠道实际情况,设置栅格糙率系数,增加糙率系数的精度。结果表明:考虑模拟中糙率系数的动态性以及渠道糙率系数较坡面糙率系数更为复杂的特点,将糙率系数的设置做区分化处理,改进后的方法简化了率定流程,以解决模拟流速普遍偏低的问题。利用高程与糙率系数的函数关系,以较全面、真实地仿真模拟模袋混凝土衬砌渠道的流场。     

航海模拟器中破碎浪的建模

为实现航海模拟器视景系统中破碎浪的仿真,对近岸区域容易产生的崩碎波和卷碎波进行建模.采用光滑粒子动力学(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)方法对流体进行建模,以容易产生浪花的港区岸壁、码头等 为目标模拟区域进行抽象确定边界.基于SPH流体的粒子无序性和同时间步长位置相对固定等特点,对链表搜索法进行改进,提出前向链表搜索法,对SPH模型的近邻搜索算法进行了改进,使得粒子搜索时间复杂度大大降低,提高了粒子近邻搜索的效率.所建立的破碎浪模型具有较好的实时性效果.     

焊接保护气流形态的纹影和激光测试方法

气体保护的电弧焊接是利用喷嘴流出的保护气流,如Ar、He、CO_2、Ar-CO_2等气体,在电弧和熔池的周围形成连续封闭的气流层,以防止周围空气对电极、熔化金属和邻近的基体金属产生有害的影响。焊接保护气流达到理想的层流运动状态,就能防止周围空气对焊接区域的污染,并且电弧燃烧也稳定,焊缝中不会产生气孔等缺陷,从而获得性能良好的焊缝接头。气体如果以紊流状态从喷嘴流出,由于气流的旋涡,空气极易被卷入,而破坏气体的保护效果。因此,研究一种测试方法,来鉴别焊接保护气流的形态和保护性能,对改进焊炬结构和喷嘴设     

基于物理规律的气垫船气液介质仿真系统研究

针对全垫升气垫船气液介质复杂场景实时再现仿真需求,基于粒子系统原理和OSG渲染平台,考虑气垫船近场波浪高程模型、气垫船垫升系统压力及流量仿真模型以及气垫船气流场特点,提出了一种基于多模型的气垫船航行时气液介质特效仿真框架和实现方法。搭建了该技术的体系结构和实现流程,解决了不同开发环境下建立的异构模型仿真问题,并通过仿真模拟计算验证了该技术的可行性和正确性。仿真结果符合气垫船航行时的气液介质外形特征、作用范围以及气液介质产生的随机性和规律性特征,能快速逼真地实现气垫船航行时气液介质视景特效,对增强气垫船模拟训练效果具有重要的意义。     

航母甲板风的大涡模拟

采用低速气流运动控制方程组和湍流大涡模拟方法,研究了航母甲板风的运动规律,得到了甲板上方及航母后方空气胀量、压力和垂向速度随不同来流速度的变化关系。迎面风使航母甲板前沿出现上升气流,甲板前中部出现下洗气流,随着来风速度的增加,该上升和下洗气流速度的绝对值增大;迎面风使航母甲板上出现负压气流,随着来风速度的增加,该负压区域和负压值增加;迎面风使紧靠航母的尾流出现一个较大的负压区,随着来风速度增加,该区域最大负压的绝对值增大,而区域范围变化不大;航母尾部的负压区与"公鸡尾"气流效应区域基本重合。本文的研究结果对舰载飞机的安全着舰具有参考意义。     

基于舰载机起降限制的舰船气流场特性评估方法初探

对具有搭载舰载机能力的舰船而言,其气流场特性的评估取决于对相应舰载机的起降气流条件限制。通过对美国LHA型舰缩比模型的数值建模,结合两种舰载机起降的气流场限制条件对计算结果进行对比分析。在相同定常来流工况下,分别以±15°风向角对该型舰数值模型的两个起降点进行模拟取值,结合直升机和固定翼短距/垂直起落飞机的起降特性和气流限制条件,尝试提出一种评估舰船气流场特性的直观方法,并得出不同甲板气流区域受上层建筑影响的有关结论。     

深海载人平台逃逸舱气流速度与二氧化碳浓度 数值模拟

摘 要：本文基于计算流体力学方法，利用Fluent软件对深海载人平台逃逸舱气流速度与二氧化碳浓度进行数值模拟，研究了不同送风形式和送风参数对舱内空气速度和二氧化碳浓度分布的影响。分析舱内气流速度表明，散流器送风结果明显优于圆形口送风；减小散流器喉部直径有利于舱内气流均匀，但仍有部分区域气流速度较低；增大风量能减小低流速比例，但相应增加了吹风感。分析舱内二氧化碳浓度表明，增大风量对二氧化碳浓度影响不大，却增加了吹风感。根据数值模拟结果最终得出了在空间等设计条件限值下的较优工况。     

无反射边界条件对空中爆炸超压峰值影响范围研究

选取合理的模型和状态方程参数,利用有限元软件LS-DYNA计算空中爆炸超压峰值,将数值模拟结果与实验结果和经验公式进行对比,证明参数选择的合理性并验证数值模拟的精度。通过控制参数,选择不同的比例距离,研究无反射边界条件对TNT空中爆炸峰值超压的影响,结果表明,无反射边界附近一定范围内的超压峰值会受到影响;建模区域的比例距离超出考查范围一定区域可减弱无反射边界条件对超压峰值的影响。     

离心风机的内部流场数值模拟及噪声预估

建立后向板型叶片离心风机的流场模型,运用非结构化网格对流场模型进行网格划分,流场模拟的湍流模型采用标准k-ε模型,风机旋转区与非旋转区的耦合采用移动参考坐标系模型MRF,利用Fluent流体分析软件对离心风机的三维流场进行模拟仿真,得出叶轮、蜗壳的速度、压力等分布云图,在此基础上,运用数值计算方法对所研究的离心风机进行噪声预算,结果表明：考虑蜗壳与叶轮之间的区域计算所得流场更加符合实际工况;叶轮对气流做功,叶片根部气体的速度最小,叶片边缘处速度最大;蜗壳内侧的静压与全压均偏低;蜗壳的静压与动压在蜗舌区域均发生突变。研究结果有助于了解风机内部流场的运动规律,为风机结构优化及噪声优化研究提供参考。     

基于多线程技术的粒子系统的研究与实现

介绍了基于多线程技术的粒子系统涉及的关键技术,对于多线程技术作了重点研究、分析.同时针对一个开放的粒子系统,分析在多核处理器下基于多线程技术的粒子系统的整体结构和构建思路,以及给出了实现过程中的关键因素.并且,在不同处理器情况下对一个具体的粒子效果进行性能比较,以及对采用多线程技术的粒子系统在性能方面的优化作了具体的分析.     

无反射边界条件对空中爆炸超压峰值影响范围研究

选取合理的模型和状态方程参数,利用有限元软件LS-DYNA计算空中爆炸超压峰值,将数值模拟结果与实验结果和经验公式进行对比,证明参数选择的合理性并验证数值模拟的精度.通过控制参数,选择不同的比例距离,研究无反射边界条件对TNT空中爆炸峰值超压的影响,结果表明,无反射边界附近一定范围内的超压峰值会受到影响;建模区域的比例距离超出考查范围一定区域可减弱无反射边界条件对超压峰值的影响.