基于粒子系统的焰火模拟研究

主要研究了基于粒子系统方法的焰火动态模拟。首先介绍了粒子系统方法，给出了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本模型和处理步骤；通过对焰火细节和特点的分析，给出了模拟焰火的数据结构。然后详细介绍了焰火动态模拟的算法，其中主要介绍焰火的颜色、亮度、透明度、形状、大小、尾迹、生命周期等特性以及鼠窜、旋转、星状等特殊显示效果的模拟。最后利用OpenGL技术实现有背景位图的焰火动态模拟。     

三维重构技术的探讨

三视图在工程设计领域中起着很重要的作用,利用三视图由计算机重构三维形体是三维信息输入的一种重要手段,也是CAD的重要方法,本文着重阐明了三维重构技术数据结构的选择,原始数据的规整,用最值路径与深度优先结合的方法搜索二维环,以及识别和删除假元,压缩解空间等方面内容。本文还介绍了建立三维点集、三维边集的方法以及用中文会话方式输入二维图形的用户界面。特别是提出了形体结构化的概念(即,把形体描述成结构图),用深度优先与回溯结合的方法,把搜索物体三维环面的过程转化成结构图中搜索树的形成过程,为人工智能原理应用于三维重构技术作了尝试。本文较全面地说明了三维重构技术的重点,难点和存在的问题以及可能的发展方向,系统地介绍了在IBM PC机上实现三维重构的全过程。     

分形几何学在自然景物计算机模拟中的应用初探

讨论了计算机图形学中的一个重要分支——自然景物计算机模拟中常用的几种分形方法.fBM方法、IFS方法、L-System方法等.利用以上方法,建立一些描述具体自然对象的数学模型,成功地模拟了山峦、树木、树叶和蕨类等自然景物.文中还给出了生成自然景物的一些算法,并显示了一些生成的图片.     

基于硬件加速的真三维显示体素化算法

提出了一种新的体素化算法,利用显示硬件支持二维光栅化算法和新的可编程控制功能,提高了体素化算法的效率。该算法通过逐层处理的方式将三维数据离散成为一系列的切片,利用硬件渲染完成切片的光栅化操作,将最终的光栅化结果组合成为体数据表达。算法利用可编程图形处理单元（GPU）的大规模纹理、动态顶点数据和灵活的纹理数据操作等特性,有效地降低了系统压力,提高了算法效能。实验证明,该算法满足真三维显示技术的要求。     

动态体显示技术中的体素化过程研究

目前，图像显示技术已经不局限于平面显示，一种全新的真三维立体显示技术正在迅速发展，并逐步走向应用。该技术是完全基于体素的显示方法，使得观察自由地、不需要辅助设备地获得真三维的图像效果。本重点介绍了该显示技术中的基于动态体技术的基本形式，讨论了该技术中所采用的体素化过程。另外，通过采用平面直线运动模型，重点分析了该模型中的体数据转换矩阵的计算。转换后的图象数据是基于激光柬的偏转数据。在该数据基础上，还分析了体素的重新排序和优化过程。     

薄膜冷却射流的水模拟显示

本文通过水模拟实验,对涡轮叶片气膜冷却时射流的流场进行了研究。实验是在不同的攻角和不同的密流比下进行的。实验结果表明,当攻角一定时,密流比增加到某一数值后,薄膜不再是稳定的而是变成一群“旋涡串”。这种“旋涡串”的出现将大大削弱薄膜冷却的保护作用,故在设计时应竭力避免。本文还对“旋涡串”的出现机理作了初步分析,并根据实验结果提出了相应的经验公式。     

磨削加工的计算机模拟技术

由于磨粒形状和分布的随机性,使得预测磨削加工的结果难以实现。计算机模拟作为一种预测技术可望使磨削过程得到控制。本文从单颗磨粒出发利用计算机模拟技术来研究磨削加工过程。首先建立了砂轮地貌、磨削运动的描述、磨削力、磨削温度和砂轮磨损等模拟模型。在此基础上,在HP-1000小型机上开发了模拟软件。该软件能根据输入的磨削条件来模拟磨削加工过程,并以图表和曲线形式输出磨削结果。输出参数除了磨削基本参数外,还包括磨削力和磨削功率、表面粗糙度、磨削温度和砂轮的径向磨损等。最后把模拟结果与实验结果进行了比较,比较结果表明两者基本一致,这证明了模拟技术对磨削机理的研究和磨削结果的预测是行之有效的。     

数值计算数据的流动显示模拟

在风洞试验中，光学流动显示技术是揭示流场特性的重要手段，为了把数值计算数据与流场显示结果进行直接比较，利用可视化技术把数值计算数据转化成阴影、纹影和马赫干涉条纹图像。首先根据有关研究结果和平面流动的特点，导出适于产生计算流场图像的关系式，重新计算流场数据，然后将导出的数据进行颜色编码。为了使图像效果良好、图像生成速度快，还介绍了一种自行设计的，时空效率较高的颜色编码算法。     

纹影流动显示技术在超声速射流数值模拟验证中的应用

为了研究总压探针测量方法在欠膨胀超声速射流中的可行性,论文采用非结构网格有限体积法对含探针和不含探针的射流流场进行数值模拟,并通过对两个计算结果的比较,给出这种测量方法的参考性评价。为了证明数值方法及计算结果的可靠性,给出了口径6mm的喷嘴、粗1.3mm总压探针在压比4的流动条件下纹影流场显示和总压探针测量等实验结果。     

动态应变模拟方法的研究

动态应变仪的计量设备包括标准动态应变信号的产生及该信号通过动态应变仪后的参数测量两部分。测量仪器可用适当精度的通用数字电压表，而标准动态应变的产生则是尚未很好解决的问题。从动态应变仪的工作原理出发，研究了动态应变模拟信号的产生方法及其设备。     

面向体三维显示器的图形算法设计

针对一种基于旋转双螺旋屏幕逐层扫描技术的体三维显示系统,设计并实现了一套支持真实空间三维显示的图形算法体系.算法核心主要包括立体图元的体素化,切片图像渲染和投影同步控制等3个环节.图形系统通过离散三维网格模型获取体三维显示需要的体数据,并根据螺旋屏幕的几何特征将物体的体数据集渲染成切片图像序列发送至高速投影单元,在保持投影与屏幕旋转同步的情况下,快速变换的投影图像基于视觉暂留融合成具有真实物理深度的三维影像.算法在体三维显示器样机上进行了验证,显示的三维影像占据真实物理空间,具备全方向观察角度,围绕显示器可直接观察到立体图像各个不同侧面,如同观察真实物体一样.     

内融冰盘管动态蓄冰特性数值模拟与实验研究

采用焓法建立了管外结冰过程的二维动态数学模型,数值模拟了冰层沿换热管径向及长度方向的动态生长规律,并在此基础上分析了载冷剂进口温度、流量变化和不同结冰时间等对冰层动态生长及蓄冷特性的影响,并进行了实验验证。实验结果表明:在结冰初期的2 h内冰层厚度及动态蓄冷量数值模拟结果与实验数据误差较大,而在蓄冰过程结束时二者吻合较好,误差在10%以内;沿载冷剂流动方向冰层厚度逐渐减小,数值模拟与实验结果基本吻合。数值模拟结果与实验数据基本相符,验证了建立的数学模型的合理性。     

缓磨时工件烧伤过程的计算机仿真研究

在关于缓磨时的磨削热、接触弧区换热过程以及工件表层非稳态温度场的深入研究的基础上构造了一个可用于计算工件表层温度场畸变历程的数学模型，并据此完成了缓磨时工件烧伤过程的计算机仿真研究。仿真结果与缓磨时的实际烧伤过程吻合良好。本文率先阐明了缓磨烧伤的热机理，并证实了缓磨烧伤是一典型的渐变过程，它有明显的前兆特征，因而是可以被预报和控制的。此项创造性工作可以被看作是对磨削基础理论的一项重要贡献。     

基于非定常气动力建模的动导数仿真实验

应用系统辨识理论,利用纵向大振幅非定常气动力实验数据,在频率域内建立了基于Ｆｏｕｒｉｅｒ 变换法的非定常气动力数学模型,并发展了一种获取常规动导数的仿真实验方法,分析了迟滞环的物理意义。对６０°三角翼和Ｆ－１８ 飞机模型进行动导数仿真计算,研究了不同振幅、频率及迎角变化对动导数的影响。结果表明,Ｆｏｕｒｉｅｒ 变换模型可以用于动导数仿真计算,使大振幅非定常实验与小振幅常规动导数实验合二为一。迟滞环的方向反映了飞机运动的阻尼特性。     

智能高分辨率彩色图形控制系统的研究

本文论述一种自行设计与实现的彩色图形系统NHGCB。这是一种具有多处理机智能环境采用视频存贮器分体技术的高性能图形控制系统。它以INTEL 82720 GDC为核心,并自含单片机子系统,既可以独立成为一个智能图形系统显示各种彩色图形;又可与微机一起构成一个多处理机图形处理系统。NHGCB支持最大1024×1024分辨率,可同时显示16/4096种颜色。     

煤炭开发供应能力系统动态模拟与分析

煤炭开发供应能力是煤炭基建与生产、供销与运输能力的综合反映。能源要求和供应矛盾的解决将主要取决于经济系统的运行情况。因此，在研究煤炭供应能力时，应把它作为一个系统来对待。本文根据系统动态学原理和方法，将影响煤炭开发供应能力的主要因素作为一个社会经济系统，建立和编制了全国煤炭开发供应能力系统动态学模型，主要用来预测至２０５０年我国煤炭开发供应能力及考察投资数量、新矿井（矿区）投产、矿井建设周期、矿井生产能力利用率的变化对煤炭开发供应能力的影响。     

三维网格动态细化技术在切削仿真中的应用

为解决切削加工有限元仿真模型求解速度与精度难以平衡的问题,提出了一种适用于三维有限元模型的网格动态细化算法。该算法的主要功能包括网格细化区域判断、网格细化以及新旧网格物理场传递。采用Python语言对Abaqus软件进行二次开发,将该算法应用于Ti2AlNb钛合金车削加工仿真之中,并最终通过实验验证了仿真模型的准确性。与采用局部网格细化的仿真模型计算结果对比,采用网格动态细化技术的仿真模型求解切削力误差增加了7.3%,求解最大应力误差增加0.2%,求解速度提升174.2%。实现了在保证仿真计算精度的基础上,有效提高运算速度。     

起落架着陆动态仿真分析模型及参数优化设计

以支柱式起落架飞机为原型，建立了一个适用于ADAMS软件的起落架着陆动态性能分析模型，并进行了仿真分析和参数优化设计。仿真分析结果与试验结果比较有着较好的一致性．参数优化设计有着很好的参考价值。研究结果表明，基于ADAMS软件进行飞机起落架仿真分析是切实可行的，从而为在ADAMS软件基础上进一步开发飞机起落架数值样机作出了有意义的尝试。此外，与编写FORTRAN源程序比较，利用ADAMS软件可节省大量的人力与时间，精度可靠，便于优化分析与改进设计，通用性好。