大规模CFD流场可视化分析系统的应用

设计了大规模计算流体动力学（CFD）流场可视化分析系统（FVAS）,系统具有完善而实用的大规模三维定常和非定常流场数据预处理与特征提取、体绘制、几何图形（流线、等值面等）绘制、纹理绘制等功能,并提供多种数据分析手段和良好的交互方法.通过8种展示方式、3种显示模式以及5种视图类型展示流场数据内外流结构特征及其复杂的物理现象.同时系统针对时变数据提供动画展示功能并支持单机多核并行.案例分析表明该系统简单实用,通用性高,多种混合绘制技术能够有效展现燃烧室、进气道等流场数据内部反应情况,切面、剖分等交互方式多视图显示局部细节特征,并通过图表、曲线图等分析工具统计分析具体网格单元的信息.完成测试案例300例,与传统CFD软件相比提升70%以上的绘制效率,系统故障率为0.6%,功能事务成功率100%,有效加速对流场数据的分析统计过程.      

大规模场景的百分比近邻软阴影绘制算法

针对传统软阴影绘制算法在面对大规模三维场景时绘制效率较低的问题,文章基于四叉树加速结构的阴影图构建,研究了邻域节点的搜索方法和遍历顺序的选择方法,提出了一种基于四叉树的百分比近邻软阴影算法。实验结果表明,与传统算法相比,该方法能够有效提高大规模三维场景的软阴影绘制效率,且性能稳定,可以渲染出高质量的软阴影效果。     

基于空间自适应剖分的 Lightcuts多光源聚类算法

针对Lightcuts算法在面对大规模复杂光源时计算效率较低的问题,提出了一种基于空间自适应剖分的Lightcuts多光源聚类算法。该算法采用二叉树森林代替传统Lightcuts算法中的二叉树,并提出自适应的视景体划分方法对三维场景进行剖分,通过构建包含"簇-光源"对的列表,快速剔除与当前渲染点无关的光源,同时利用空间聚类的相似性减少"光源割"搜索过程中的重复计算。实验结果表明,与传统方法相比,文章提出的算法在"光源割"计算阶段能够将搜索步数平均减少30.71%~42.09%,绘制时间平均缩短28.35%~34.84%,有效地加快了Lightcuts算法的计算速度,提高了多光源三维场景的绘制效率。     

基于图象空间的加速体投射算法

传统的光线投射算法通过视变换将数据体转换到视坐标系下,在视坐标下进行重采样。一方面对于较大的数据体,视变换相当耗时;另一方面,在视坐标下进行重采样,对数据的索引查找较麻烦。基于此,提出了一种新的加速光线投射算法,基于图象空间逆视变换的体绘制算法。该算法在物体坐标系中进行重采样,并利用多边形扫描转换减少了对无效像素的计算。借助视线的参数化方程减少对空体元的采样,从而使得绘制速度基本可以达到实时绘制。     

航空机场标线自动绘制系统中图象识别技术研究

本文基于对机场标线自动绘制系统研究的需要,对当前应用较广的常用图像识别技术进行了比较分析,提出了在机场标线自动绘制系统中的适合采用的图像识别技术,展望了机场标线自动绘制系统的应用前景。     

通用加速计算在环幕失真校正中的应用研究

大规模场景的沉浸式投影系统大都以环幕作为显示设备,而由环幕造成的几何失真使系统真实感大大降低。从环幕产生失真的几何原理出发,通过建立投影平面和成像面之间的坐标映射关系,生成了一种几何失真校正的理论模型。同时,研究了一种适于通用加速计算的图形硬件架构CUDA,基于其多线程的硬件执行机制,通过将几何失真的校正矩阵组织成纹理进行多重纹理贴图映射,设计了预失真校正的硬件加速算法,该算法还利用基于权值的超采样技术对加速中的走样进行了设计。最后,对该方法的校正效率和效果进行了实验验证,证明该方法具有更高的场景交互速度和很好的校正效果。     

基于QSS的自适应多步校正算法及其在柔性航天器动力学中的应用

量化状态系统（QSS）算法是一种基于状态变量离散化的数值积分方法,该方法与基于时间离散的传统方法显著不同,QSS通过计算状态变量每次跃迁所需的时间来推进下一步的积分。在求解非刚性常微分方程时,QSS算法比传统算法更具优势,但它不适合求解刚性问题。为此提出一种基于QSS的自适应多步校正算法（AMCQSS）,该算法以QSS为基础、结合隐式多步法思想,在计算过程中可以自适应选择二步法或三步法,以有效提高求解刚性问题的精度和效率。通过对柔性航天器动力学的仿真求解,验证了算法的可行性。将该算法与ODE23tb、ODE15s、ODE45以及QSS等算法进行对比,结果表明AMCQSS算法既能保证求解的效率及精度,又具有较好的收敛性和稳定性。     

应用动画和动态图表的导航实时监测系统的设计

对在Windows平台下的实时导航监控系统中,应用 OpenGL动画和实时动态图表实现导航数据的实时可视化的设计思想和实现方法进行了研究。首先,给出了一种高效的基于Widows平台串口通信的实时导航监控系统的设计思想以及实现方法,并针对该方法进行系统性能的分析和研究,表明了导航数据实时可视化的可能性。然后,给出了导航数据可视化的原理,利用OpenGL动画和动态曲线分别实现导航的姿态参数和位置参数的具体实现方法。最后,针对具体的地形辅助组合导航实时监控系统的实现,来证明该方法实现导航数据可视化是可行的,并且对于其他的实时监控系统有一定的借鉴作用。     

消息队列在智能优化算法中的应用

针对启发式智能优化算法的特点,为提高算法的优化效率,以消息队列机制为基础提出了一种多线程并行计算技术。讨论了多线程并行计算的模型及原理,介绍了多线程之间通过消息队列相互通信的同步控制技术。通过气动优化问题在不同线程数目下并行计算的比较,表明消息队列可以简化线程间的通信过程,显著提高计算效率,具有一定的实用价值。     

复合材料加筋盒段结构抗屈曲设计方法

主要研究了一种基于承载效率的机翼壁板结构快速化设计方法,首先,本文按照结构相似、载荷相似、材料相似的准则,对复合材料翼面结构模型进行抽象,拟合并构造出复合材料加筋盒段结构屈曲模型,尽可能还原出机翼壁板的真实受力条件;然后,绘制出筋条支持刚度曲线;最后,利用该经验曲线,进一步总结出一种基于结构效率的复合材料加筋盒段结构的屈曲设计方法,实现复合材料加筋板中加强筋的布局与尺寸优化,并应用于某支线客机的中央翼结构设计中,验证该设计方法的正确性。该种方法主要应用于机翼壁板结构的尺寸和布局优化设计,结合了经验法和代理模型方法,具有效率高、模型小、通用性强等诸多优点。     

CATIA软件在模锻设计中的应用

传统的模锻件图、锻模图和冲切模图是用二维软件绘制的,绘制周期长而且不直观。尤其是复杂形状的模锻件图的设计过程更是一个长周期、低质量和高成本的过程。为了适应现代生产,将三维实体设计软件CATIA应用到模锻件图及锻模图和冲切模图的设计中,一方面提高了产品设计工艺的技术水平,另一方面也适应了锻模和冲切模数控加工的需要。     

论飞机设计发图

设计发图是飞机设计研制过程中非常重要的一个阶段 ,是涉及飞机几乎所有专业和大批专业设计人员的复杂工程。必须精心计划和组织管理 ,并科学合理地解决与设计发图直接有关的技术问题。     

关于确立CAD软件绘制标准化工程图地位的探讨

工程图样作为工程技术信息交流的必要手段,在工程设计与制造中起到举足轻重的作用,而繁琐的手工绘图又一直困扰着工程技术人员,计算机辅助绘图为解决这一问题提供了有利手段。但是工程图样既然作为交流文件,它的图形、标记以及表达形式都要严格执行《机械制图国家标准》。而目前ＣＡＤ绘图软件中普遍缺少处理机械图样标准化功能的现象,必然要直接影响绘制工程图的质量和速度。本文的目的在于研究ＣＡＤ软件的绘图功能与我国工程     

极限拉深系数研究

本文通过理论分析，推导出筒形件及带凸缘的筒形件第一次拉深的极限拉深系数的近似计算公式，并与多种材料实验值进行比较，表明此方法精确度较高。     

板料两道次拉深成形数值模拟方法研究

数值模拟在钣金多道次拉深成形工艺、模具的优化设计和提高模具的研发能力方面具有重大意义。目前研究者已经提出了多道次拉深数值模拟的一般步骤,但是仍有许多待解决的问题。综合考虑了影响数值模拟准确性的两个重要因素,介绍了多道次拉深数值模拟的简化步骤。结果表明：用此方法,成功有效完成了两道次拉深工艺的数值模拟。     

制图教学新思路

本提出了一个有效的教学方法：机械制图和计算机绘图同步教学，通过同步教学，可以取得良好的教学效果，为学生适应社会发展奠定坚实基础。     

钛合金冷拉深工艺初探

重点介绍了某零件的冷拉深工艺,用一般模具结构在普通冲压设备上室温拉深出了某端环零件,突破了钛合金板材冷拉深的禁区。工艺过程简单,加工成本低,零件质量高。并对取得的相关经验和数据进行了分析和讨论。     

TC1钛合金端盖零件热拉深成形工艺研究

针对TC1钛合金端盖零件的结构特点,分析了零件的成形难点,对热拉深工艺的模具材料、温度、压边间隙、拉深速度等对零件成形性能的影响进行了研究,提出了合理的工艺参数。结果表明,该工艺方法可实现薄壁、大拉深比的TC1钛合金零件的精确成形,采用空气脱模的方式可获得平面度满足设计要求的零件,为类似零件的取件提供了工艺参考。     

AutoCAD在机械零件绘图中初始设置的技巧

主要介绍采用AutoCAD规范绘制机械零件图的初始设置技巧,详细分析绘图和打印图时经常遇到的问题,有助于提高机械零件图的绘制质量和速度。     

画面与基面倾角α的改变对透视结构特征引起的变化

研究了画面与基面处于不同位置时的透视体系特征。并分别对α<90°、90°<α<180°、α=90°和α=0°时的透视体系特征参量进行解析解。提出画面与基面的倾角不论是任意的还是特殊的都存在共性,表示在透视结体系特征上,即视距、视高、倾角α以及其他元素用解析公式表达都是共同的。从理论上证明了各种透视特征的变化,研究结果为掌握透视投影的变化规律,透视图的建模以及计算机快速生成透视图具有很好的应用前景。