三维虚拟仿真技术的舰船动力设备全位姿测量

舰船动力设备螺旋桨的位姿测量对于监测舰船的动力状态,改善舰船的操纵性能有重要作用。本文结合三维虚拟仿真技术开发了一种舰船动力设备螺旋桨的位姿测量仿真系统,重点对螺旋桨的运动学建模和位姿测量仿真系统的OSG场景渲染、仿真系统的工作原理进行介绍。     

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。     

基于OSG的海洋漫游场景开发

针对海上环境气候复杂,模拟困难等原因,本系统在基于OSG三维渲染引擎的基础上,借助OsgOcean场景实现了第一视角的海洋场景漫游,包括船舶模型的调换,天气变化,键盘事件响应来控制船舶运动。首先通过将OSG视景窗口嵌入MFC框架下,并在OSG核心类cOSG中响应海洋场景的生成;其次在模型节点中通过添加和移除节点,动态实现船舶模型的加载和转换,然后通过天空盒中阳光在海面产生的不同光照效果,利用着色器,渲染不同气候下海面的颜色;最后通过OSG三维渲染引擎中的粒子效果,将自定义粒子模块实时加载到场景中,用来模拟大自然中的雨、雪效果。     

基于多媒体技术的舰船轨迹虚拟重构技术

对舰船轨迹的虚拟重构主要包括了对舰船模型和舰船尾流的三维视景仿真重构,为了提高舰船轨迹虚拟重构的逼真度,在多媒体视觉下,提出一种基于Vega prime和Multigen Creator建模的舰船轨迹虚拟重构技术,对获取的舰船船体数据和尾流数据进行数据加载和信息编译,在虚拟场景中根据场景状态信息和渲染指令进行海洋场景、舰船模型和尾流气泡模型的绘制。采用不规则三角网分割方法实现分区域三维重构和图像处理,实现舰船轨迹虚拟重构优化。仿真结果表明,采用该方法进行舰船轨迹虚拟重构和视景仿真的逼真性较好,图像渲染能力较强,具有较好的视觉效果。     

船舶机舱虚拟仿真系统的设计与实现

采用Multigen Creator、GL Studio和Vega Prime开发船舶机舱虚拟仿真系统.本文介绍了机舱三维建模、仪表仿真、虚拟场景驱动的设计思路和实现方法,讨论了运动建模、模型优化、仪表建模、Vega Prime加载GL Studio模型的关键技术,对各种类型的虚拟仿真系统开发具有普遍指导意义.     

基于物理规律的气垫船气液介质仿真系统

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(Open Scene Graph)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和气垫船气流场的特点,提出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。搭建该技术的体系结构和实现流程,解决不同开发环境下建立的异构模型的仿真问题,并通过仿真模拟计算验证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的视景特效,有助于增强气垫船模拟训练的效果。     

基于红外辐射特性的海面温度研究

针对海面背景红外辐射特性的研究,海面温度在海面红外辐射能量计算中起着至关重要的作用。论文针对海面热平衡方程中的海面热传导分量进行研究,采用一维傅里叶热传导方程来计算该分量。在求解热平衡方程过程中,首先通过隐式差分方法对方程进行空间和时间维度上离散化,接着将方程转换成矩阵运算形式,然后利用追赶法求解海面温度。最后通过和实测海面温度值进行比较分析,实验表明海面温度计算模型能准确反映海面温度变化情况,满足后续对海面实时仿真的需求。     

基于BIM+GIS的航道三维漫游系统设计与实现

针对航道工程空间分布特性,将广域航道工程划分成若干区域,利用分区域的三维场景数据组织技术进行动态调度,通过插件工具对BIM模型进行轻量化减面处理,减少人工减面工作量,并提出Unity加载GIS多源数据技术方法,解决了航道工程大体量BIM+GIS三维数据在Unity引擎中无法加载、渲染卡顿、人工轻量化模型工作量大等项目实际应用过程中的难题。同时利用Unity引擎开发漫游系统,使得超长航道BIM+GIS三维数据加载与高质量的漫游可视化效果兼得成为可能,对BIM技术在航道工程中的推广应用具有重要价值。     

水下无人航行器集群仿真试验系统设计与研究

本文提出一种水下无人航行器集群仿真试验系统的设计方法,在构建UUV平台仿真模型、目标模型、海洋环境模型、关键算法模型等的基础上,开展了UUV集群仿真系统架构、想定及任务规划、仿真运行流程、系统接口、系统部署方式等全系统、全流程的UUV集群仿真试验系统设计。通过本系统方案设计研究,能为UUV集群仿真试验平台的开发提供有效支撑。     

潜艇垂直面运动标准化仿真模型研究

本文根据刚体动力学理论所建立的动力学运动方程,结合面向对象编程设计法则,开发出具有良好延展性和可移植性的潜艇垂直面运动标准化仿真模型,并将模型成功运用在潜艇水下六自由度运动仿真系统中,该模型将在潜艇操纵系统的作战使用、故障应急处理及维修的研究工作中起到积极的辅助作用。     

船舶起货机液压系统的可视化仿真

针对当前船舶液压系统科研和教学过程中传统实物设备的封装性、隐蔽性、抽象性不足等问题,提出并实现了一套模拟和再现液压系统整体工作场景和液压油流动特性的可视化仿真系统。运用纹理映射方法对管道内液压油的流体特性及形态进行模拟;运用数值方程对液压系统工作机制和液压油动力学规律进行模拟,成功地仿真了船舶起货机液压系统的工作过程,为船舶起货机液压系统的科学研究和教学训练提供了有效手段。     

二三维互动映射的潜望镜视景仿真系统设计与实现

针对常规潜艇航行训练费用高、周期长、风险高等问题,基于虚拟现实技术并结合潜艇操纵运动理论,开发设计潜望镜视景仿真系统.首先阐述了训练系统的框架,并对各功能模块进行描述.基于军用电子海图开发教练员控制系统,可以进行训练环境设置与场景的控制.通过双缓冲技术实现电子海图的绘制,并应用TrueType字体工具建立常用军标库,实现了军标的绘制.通过实拍纹理数据建立海洋场景模型库,并应用Vega Prime实现了系统的视景渲染驱动.采用DR算法弥补了系统网络通信量的不足,满足了视景仿真的实时性要求.     

基于Modelica的船舶凝汽器动态特性分析

为实现凝汽器的动态特性分析,采用模块化建模方法,运用Modelica统一物理建模语言以及Mworks仿真平台,根据凝给水系统的工作原理以及能量、质量守恒方程等,开发了热力系统模型库并建立凝汽器的仿真模型。利用所建立的模型,分析凝汽器在汽轮机排汽量以及循环冷却水流量阶跃变化等情况下的动态特性。结果表明,凝汽器内部参数变化情况与实际运行情况相符合,可为船舶动力系统的运行优化提供参考。     

基于Simulink的轮胎式龙门起重机负载系统动态仿真

针对轮胎式龙门起重机动力和负载系统的特性,研究起吊过程中负载产生的扭矩,建立系统机械平衡方程,并利用Simulink软件构建仿真模型,对负载离地、起吊、下放等典型工况进行动态仿真。仿真结果显示,负载系统运行平稳,具有良好的动静态特性。     

煤炭港口数字孪生系统构建及应用

针对当前煤炭港口数字化转型相关研究及实践中存在的技术应用场景比较单一、对全链条全场景覆盖度不够、子系统存在信息孤岛等问题,进行煤炭港口数字孪生系统构建及应用研究。基于对煤炭港口场景的深入了解和运营实践,采用物联网、系统仿真等关键技术,在已有研究的基础上实现数据标准化和接口标准化,提出涵盖全要素、全流程、全场景的煤炭港口数字孪生架构和五维模型。依托某煤炭港口进行应用,系统实现了全面准确反映港口运营情况、规避煤炭自燃安全隐患、大幅提升运营效率的目标。     

舰船虚拟维修仿真应用系统的设计与实现

虚拟维修技术对于舰船、航行器等复杂装备的维修性设计与分析具有重要意义。详细分析舰船维修性设计对于虚拟维修仿真的应用需求,在此基础上提出一种面向舰船维修仿真应用系统的架构,设计该系统的组成及各模块功能。该应用系统架构包括数据层、功能层、接口层及用户界面层4个层次:在数据层,可实现数据的数据库存储和本地存储;在功能层,设计了多个仿真数据管理功能、运动捕获数据处理功能以及可视性、可达性和舒适性等多个高级分析功能;在接口层,提供了与Teamcenter(TC)平台的数据集成功能,可实现从TC下载舰船JT模型至仿真系统中,以及将仿真结果和场景文件等上传至TC;在用户界面层,设计了人性化的系统操作界面,可实现客户与系统之间的友好交互和操作。最后,结合Jack仿真软件,实现舰船虚拟维修仿真应用系统的原型,该原型系统为开展舰船虚拟维修仿真数据的管理与应用以及运动捕获技术在虚拟维修中的应用奠定了基础。     

CFD技术在大型游艇粘性流场阻力仿真中的应用

在日益成熟的现代船舶市场中,高技术、高附加值的游艇逐渐脱颖而出,成为一种热门的投资与开发对象,获得了资本市场的青睐。游艇对于航行速度、舒适性、兴波阻力特性等有较高的要求,为了满足游艇的水动力特性参数,本文充分利用计算流体力学CFD对游艇粘性流程中的阻力特性进行仿真试验,具体包括流体动力学特性方程的建立、游艇模型设计、基于Fluent的游艇网格划分以及阻力特性仿真。     

新一代船舶CAE仿真平台MD Nastran

结合美国MSC.Software公司最新推出的新一代多学科仿真平台MD Nastran,介绍了它在船舶CAE中的应用,将以往各学科分散建模、单点式分析的模式,转化为一个模型、一体化虚拟仿真,实现跨学科互动分析。MDNastran平台能使单数据模型多学科使用,大大缩短了CAE分析以及新船型开发和设计周期。MD Nastran也是船舶CAE向企业级仿真和管理架构方向发展的基础和核心。     

基于Unity3D+BIM的航道三维场景构建关键技术研究

本文提出了在Unity3D平台下解决航道地形曲面生成、航道BIM模型整合、水面渲染等关键问题的技术方案,并结合实际工程进行了开发验证,实现了精美航道三维场景的构建。     

基于HLA的装备作战保障仿真设计与实现

基于HLA的架构搭建装备作战仿真架构,有利于集成现有的装备保障系统和作战仿真系统,具有扩展灵活、重用性强的特点。文章介绍了分布式装备作战保障系统仿真系统组成,系统设计,开发与实现。实际应用表明,该装备作战保障仿真架构结构简明,易于实现,有利于实现作战仿真系统与装备保障系统的集成。