在飞行模拟器中实现雪的实时模拟

基于粒子系统和空气动力学效应对下雪这一自然现象进行了实时仿真,建立了一个风的模型,把雪的运动看作风的运动和雪的自由落体的综合运动。根据雪粒子的自然属性和飞行模拟实际的视景需求,简化了数学计算,模拟了下雪这一特殊气象。最后对粒子间的碰撞做了简要介绍。     

基于ＯＳＧ和粒子系统的雪效仿真

对自然现象的模拟,可以大大提高三维场景的真实感,在视景仿真系统、三维动画、影视广告等领域有着广泛的应用.粒子系统是一种实时模拟天气的有效方法.在分析粒子系统实现原理的基础上.利用Microsoft Visual Studio 2005提供的高度集成的软件开发环境,基于OsG(OpensceneGmph)2.6建立粒子模型.试验结果表明,该方法能够有效地再现三维场景中的降雾、降雪场景.     

面向飞行模拟的云仿真及其实时绘制

改进并建立了云光照模型,引入了大气密度与海拔高度间的关系,并基于粒子尺度对散射相函数进行加权以提高仿真精度。针对飞行模拟的静态/动态云绘制,提出了基于粒子系统和Texture Sprites实现云谱交互建模的有效方法。为达到实时绘制,采用动态生成Impostor技术和GPU加速仿真及实时绘制。将本文提出的粒子云绘制技术集成于飞行模拟器的视景系统,能够增强虚拟环境的真实感、沉浸感,并满足限时系统的交互要求。     

一种新的基于粒子系统的火焰实时绘制方法

针对经典粒子系统火焰模拟的真实性和实时性的关键问题,给出了一种新的基于粒子系统的火焰绘制算法,粒子属性的初始化由发射器确定,并对粒子的颜色、位置、生存期等属性的更新进行了优化,粒子的运动变化由低压点控制,粒子由四角面片表示,结合纹理映射技术进行三维火焰渲染,纹理采用分时间段映射来模拟火焰的燃烧过程,实验证明该算法模拟火焰的运动和外观效果真实,在普通的PC平台上利用标准图形系统即可获得实时的绘制速度.     

基于粒子系统的3D动态火焰模拟

为了在虚拟场景中绘制复杂的火焰,解决模拟火焰时在实时性和逼真性方面所出现的问题,提出了一种基于粒子系统的火焰模拟方法。通过粒子系统的几何建模方法,实现火焰粒子的不断生成和消亡,得到在三维场景中具有动态感的火焰;通过引入Gyarmathy模型和控制粒子行为的Perlin噪声,实现模拟火焰的运动效果;通过对每个粒子进行纹理贴图及渲染处理,增加三维场景中物体的真实感。实验表明,重力和风力反映了火焰的消亡规律和运动情况,并实时模拟复杂火焰模型;纹理贴图增强了火焰的立体效果,实现了复杂火焰模型的逼真性。     

基于复杂环境的烟雾扩散模拟方法

针对烟雾建模方法无法应用于复杂环境的现状,提出一种在复杂环境中实时模拟烟雾扩散的方法,即对于在烟雾建模阶段采用基于粒子系统建模方法的情况,在烟雾可视化阶段利用Java3D独有的碰撞检测功能,对烟雾与障碍物进行碰撞检测和处理,解决了烟雾建模方法无法应用于复杂环境的问题.实验证明,该方法可与基于粒子系统的烟雾建模方法结合使用,实时表现烟雾在复杂场景中的扩散现象.与不规则物体建模方法相结合,可以近似模拟这些物体在复杂环境中的扩散现象.     

参数化粒子系统设计及其应用

结合面向对象的分析和设计方法,提出了粒子系统参数化抽象模型的设计方法,该方法针对粒子系统的共有特性,实现了对粒子系统的模块化设计,实现了通用型粒子系统的架构创建.通过OOP实现对粒子属性的封装和继承,使基于OpenGL的粒子系统的设计具有较高的封装和扩展性,并简化了对不同粒子系统的模块化设计和复用,使各种粒子的参数变化易于实现和维护,从而提高了变化粒子系统的设计和实现过程.在实际应用中取得较好的效果.     

参数化粒子系统设计及其应用

结合面向对象的分析和设计方法,提出了粒子系统参数化抽象模型的设计方法,该方法针对粒子系统的共有特性,实现了对粒子系统的模块化设计,实现了通用型粒子系统的架构创建.通过OOP实现对粒子属性的封装和继承,使基于OpenGL的粒子系统的设计具有较高的封装和扩展性,并简化了对不同粒子系统的模块化设计和复用,使各种粒子的参数变化易于实现和维护,从而提高了变化粒子系统的设计和实现过程.在实际应用中取得较好的效果.     

SPH真实感流体交互模拟的改进算法

针对目前流体仿真中存在的模拟效率低及模拟交互的真实感不足等问题,提出一种基于光滑粒子流体动力学的流体模拟改进算法。首先,采用光滑粒子流体动力学方法进行粒子系统建模,通过矫正压力及速度场保证流体求解方程的精确性和稳定性;然后通过简化流体计算模型,完成流体表面建模,提高流体表面渲染速度;最后使用硬件加速算法实现流体模拟的快速渲染,提高流体的真实感和交互的实时性。实验结果表明,该算法能够明显提升流体渲染的真实感,减小计算复杂性。大规模粒子实时模拟帧率达到20帧/s,实现了较为真实的交互应用。     

基于汽车驾驶模拟器实时降水的实现

从实时降水的角度对汽车驾驶模拟器虚拟场景进行了仿真.通过优化粒子系统,引入点精灵和sha-der着色器,创建了一个参数化、可控制的实时降雨和实时降雪的特效.将GPU硬件加速成功地运用到基于OSG图形开发包构建的汽车驾驶模拟系统中,获得了较好的实时性与沉浸感效果.     

马氏田口系统的量子行为二进制粒子群特征选择优化方法

针对标准二进制粒子群用于马氏田口系统的特征选择优化时,存在迭代速度慢,容易陷入局部最优解等不足,提出一种改进的基于量子行为二进制粒子群的马氏田口系统变量选择优化方法。首先,为了规避可能存在的复共线性特性对距离度量结果的影响,本研究采用Gram-Schmidt正交化法计算马氏距离值,对系统进行标准化处理,对各属性向量进行正交化后计算各类别的马氏距离集合,通过ROC曲线确定系统分类的最佳阈值点,定义误分类率概念和被选择变量占比最小作为变量筛选标准,构建多目标的混合规划模型。运用改进的量子行为粒子群算法求解优化组合,为适应二值化的变量优化问题,算法基于概率对粒子进行二进制编码,求取目标函数的适应值,并完成粒子群的优化迭代过程。采用优化的变量组合,构建精简的马氏田口系统,建立度量预测模型,完成精确判别的任务。最后,以胎心分娩力造影术测量的胎儿健康诊断为例,对标准二进制粒子群算法和二进制量子粒子群优化算法进行对比验证,实验结果表明,本文方法可以有效地提升粒子的迭代速度和寻优精度,优化后的马氏田口系统的预测准确率明显提高。     

Improved PSO algorithm and its application

The mechanism of particle swarm optimization algorithm is studied, and one can draw the conclusion that the best particle found by the swarm falling into local minima is one of the main reasons for premature convergence. Therefore, an improved particle swarm optimization algorithm is proposed. This algorithm selects the best particle with roulette wheel selection method, so premature converging to local optima is avoided. At last, the improved particle swarm optimization algorithm is applied to optimization of time-sharing power supply for zinc electrolytic process. Simulation and practical results show that the global search ability of IPSO is improved greatly and optimization of time-sharing power supply for zinc electrolytic process can bring about outstanding economic benefit for plant.     

高速列车转向架雪粒沉积特性数值研究

为了揭示高速列车转向架表面的雪粒沉积分布,建立基于临界捕获角度和临界剪切速度的雪粒沉积模型,采用拉格朗日方法模拟雪粒在气流中的运动,研究转向架表面的雪粒沉积特性. 研究结果表明,转向架构架底部、抗蛇行减振器、后轮对中间制动夹钳、牵引拉杆、抗侧滚扭杆区域为雪粒易堆积部位;转向架后部区域垂向面、前部区域水平面、角落区域黏附率高;无论是积雪量,还是黏附率,都是以转向架中部横梁区域为最大;各部件平均积雪量由高到低依次为：牵引拉杆、构架、摇枕、二轴制动夹钳、抗侧滚扭杆、一轴制动夹钳、横向减振器、二轴轴箱、一轴轴箱、空气弹簧、抗蛇行减振器、踏面清扫装置,其中牵引拉杆、构架、摇枕、夹钳2的平均积雪量比其他部件高出约1倍,二轴制动夹钳的平均积雪量比一轴制动夹钳高出约1倍;当临界捕获角度为30~60°时,临界捕获角度的变化对部件总的积雪量影响较小.     

基于改进离散粒子群算法的限流措施优化配置

为求解实际电力系统中的限流措施优化配置问题,对传统粒子群算法（PSO）进行改进,提出一种改进离散粒子群算法（MDPSO）.此MDPSO算法采用二进制结合十进制的编码方式,并引入置0算子,优化初始种群,同时引入单方向的变异算子,防止算法陷入局部优化解.应用此算法对新英格兰39节点系统和中国西部82节点系统进行限流措施优化配置计算,并同遗传算法（GA）和普通离散粒子群算法（DPSO）进行比较,仿真结果表明,MDPSO算法是有效可行的.     

过程法模拟构建数字岩心

为便于对岩石微观结构分析研究以及岩石孔隙度进行模拟计算,采用过程法模拟数字岩心。过程模拟法通过模拟岩石沉积过程建立数字岩心,在岩石开始沉积时,通过获得的随机数,从粒径累计概率分布上选择对应的颗粒半径,岩石颗粒沿势能下降最快的方向下落,每次下落前,将已沉积的颗粒扩大半径并形成一个膨胀曲面,判断岩石下落方向附近曲面上相对势能最低点作为沉积稳定位置,从而编制了过程法构建数字岩心的程序,实现了数字岩心的可视化,可为岩心特征统计分析提参考模型。     

基于PSO-PF算法的SVM识别方法 及其在异常声音中的应用

针对异常声音识别率低和算法复杂度高等技术难题,提出了一种基于粒子群优化粒子滤波（PSO-PF）算法优化支持向量机（SVM）的识别方法.将PSO算法引入粒子滤波中,通过不断更新粒子速度和位置,使粒子群向高似然后验概率区域移动,提高粒子滤波的参数估计精度.将PSO-PF算法应用于SVM参数优化中,可解决现有SVM参数优化算法易陷入局部最优值等问题.实验结果表明,将所提方法应用于多类异常声音识别,能够有效提高识别率,降低算法复杂度.     

Improved PSO algorithm and its application

The mechanism of particle swarm optimization algorithm is studied, and one can draw the conclusion that the best particle found by the swarm falling into local minima is one of the main reasons for premature convergence. Therefore, an improved particle swarm optimization algorithm is proposed. This algorithm selects the best particle with roulette wheel selection method, so premature converging to local optima is avoided. At last, the improved particle swarm optimization algorithm is applied to optimization of time-sharing power supply for zinc electrolytic process. Simulation and practical results show that the global search ability of IPSO is improved greatly and optimization of time-sharing power supply for zinc electrolytic process can bring about outstanding economic benefit for plant. Foundation item: Project (2002CB312200) supported by the National Key Research 973 Program of China     

路面融雪化冰可靠性分析

为研究多个随机因素对地源热泵路面融雪化冰可靠性的影响,在分析融雪化冰原理的基础上,以可靠性理论为工具,建立了考虑多个参数随机性的可靠性方程.介绍了中心点法和验算点法,利用中心点法直接推导出可靠指标和失效概率计算公式,用验算点法结合迭代法求出可靠指标及验算点设计值.结合工程实例考虑不同环境条件及可靠度条件下融雪化冰的耗热量,结果表明降雪量的变异性、室外温度的变异性对耗热量有较大影响.与只考虑降雪量一个随机因素的变化相比,考虑降雪量、室外温度多因素影响的耗热量虽说会增加,但更能保证系统的安全、稳定,同时降雪量的变化对耗热量的影响比室外温度变化对耗热量的影响显著.中心点法和验算点法对比表明,两者的结论是一致的,采用验算点法的计算量比中心点法大,但验算点法计算精度较高.