数值模拟实时三维可视化的C#与OpenGL实现

计算实时三维可视化已成为当代CFD/NHT等大型数值模拟软件的基本要求,C#中提供的GDI+显然无法满足.所幸目前已有一些成熟的3D图形开发库,如OpenGL和Direct3D,然而这两者所提供的函数均为C接口的API形式.并且利用C/C++、VB以及Fortran等语言开发OpenGL实现的技术已相对成熟,但在.NET环境下开发的技术对于程序员来说,仍可称为一种挑战.本文以哈尔滨工业大学开发的HITurbine为例.较为仔细地讨论了在.NET下利用C#与OpenGL实现的三种方式.这是在.NET环境下开发具有三维可视化程序的第一步,同时也可以作为一般数值模拟软件计算实时三维可视化的基本框架.     

数值模拟实时三维可视化的C#与OpenGL实现

计算实时三维可视化已成为当代CFD／NHT等大型数值模拟软件的基本要求,C#中提供的GDI＋显然无法满足。所幸目前已有一些成熟的3D图形开发库,如OpenGL和Direct3D,然而这两者所提供的函数均为C接口的API形式。并且利用C／C＋＋、VB以及Fortran等语言开发OpenGL实现的技术已相对成熟,但在．NET环境下开发的技术对于程序员来说,仍可称为一种挑战。本文以哈尔滨工业大学开发的HITurbine为例,较为仔细地讨论了在．NET下利用C#与OpenGL实现的三种方式。这是在．NET环境下开发具有三维可视化程序的第一步,同时也可以作为一般数值模拟软件计算实时三维可视化的基本框架．     

基于OpenGL飞行实时可视化仿真的研究

以建立的飞机六自由度非线性微分方程为基础，介绍了如何在C＋＋ Builder6．0的开发环境下利用OpenGL建立三维仿真平台，实现飞机飞行特性实时三维动画仿真。提供了直观的反馈和针对仿真可视化设计的人机交互方法。本文基于OpenGL的飞行过程的仿真已经在飞行仿真实验中较好地实现了动态实时跟踪和数据的建立，在飞行仿真实现可视化计算和数据“可视化”方面有一定的实用价值。     

基于3dsMax/Unity3D的水平定向钻穿越工程应用

针对复杂地质结构下管道穿越和施工安全,综合分析国内外三维地质建模和虚拟现实可视化现状,提出基于3ds Max平台下的三维地质建模方法,完成水平定向钻穿越工程中复杂岩层地质模型的准确建立,实现岩层地质信息与穿越工程三维拓扑模型的数据映射。利用Unity3D开发引擎在虚拟现实仿真上的技术优势,基于Unity3D和Visual C#.NET开发环境完成三维地质场景的视点控制、穿越轨迹实时生成和数据管理,实现虚拟现实场景的实时展示与可视化交互。以江都-如东输气管道水平定向钻穿越工程为例,通过3ds Max创建三维地质场景,应用Unity3D平台虚拟可视化技术模拟输气管道穿越过程,为水平定向钻穿越工程的施工建设和规划管理提供参考。     

计算机模拟中可视化的范型实现方法

可视化技术能在计算模拟中提供可观察的直观图像,是分析和研究模拟现象的重要手段。本文运用C 的范型编程思想,将OpenGL的实时3D显示功能集成在一个封闭的类模板中,使其通用化,克服了直接调用OpenGL函数导致的程序结构不清晰和代码可复用性差的缺点,大大简化了计算模拟中实现可视化的方法步骤。     

基于游戏引擎的电波传播可视化软件开发

为直观地研究城市区域的电波传播特性,自主开发了电波传播可视化软件。该软件基于专业游戏引擎Unity3d开发而成,支持三维射线跟踪建模方法,使用C语言编写的动态链接库(DLL)计算多径信息,采用C#脚本实现可视化功能。该可视化软件适用于微蜂窝场景中的电波传播预测,支持场强、角度、时延、路径损耗等仿真数据的可视化。仿真结果表明该软件可为微蜂窝环境下的无线网络规划和优化提供直观、有效的参考。     

小型无人地面车辆可视化仿真

以实验室中的小型无人地面车辆(SUGV)为背景,在MFC下利用OpenGL与3D Studio MAX进行该SUGV运动过程仿真,实现了三维可视化仿真场景系统中模型的建立、调入和视点的设置,在动力学分析基础上建立SUGV各种运动模型,实现了三维模型的交互控制.该仿真系统既可为操纵人员提供模拟操纵平台,也可为开发人员提供辅助设计和开发的平台.     

OpenGL在空心曲轴设计系统中的应用

OpenGL图形库具有良好的3D图形生成功能,而科学计算可视化对于有限元分析软件是必不可少的部分。介绍了利用OpenGL图形库开发有限元模拟结果可视化系统的诸如消隐、局部图形放大、应力图的颜色平滑等关键技术,用此法开发了空心曲轴设计系统中的可视化后处理系统,提高了系统的可用性和计算结果的可读性。     

OpenGL在弹射救生过程可视化仿真中的应用

该文根据弹射救生系统的实际工作过程，在VC＋＋编程环境下利用OpenGL开发工具和三维建模软件开发了仿真软件，实现了弹射救生过程的可视化，用于在数值计算结果的驱动下演示弹射救生过程，辅助数学模型的验证与改进，分析弹射系统性能以及指导座椅的改进。该文采用粒子系统模拟椅箭火焰，建立了观察者视角和飞行员视角，并根据过载值同飞行员黑视症状的关系实现了飞行员视角下的黑视效果模拟，再现飞行员在弹射过程中的视场。这些方法改善了可视化仿真软件中虚拟场景的真实感，增强了演示效果。     

基于分布式数值模拟结果的可视化

VTK是一个基于对象的三维重建方面的软件系统,其应用日益广泛。在对数值模拟软件进行开发时,需要对曲线、等值线、三维场等结果数据进行可视化。文中将针对大规模分布式数值模拟时的实时可视化问题,通过客户端广播可视化信息,服务器分别用数值模拟结果进行计算得到VTK文件,并将结果传回客户端,客户端将得到的数据进行合并,最后对其进行可视化并得到切线图像。结果表明,该可视化方法可以在较少影响数值模拟过程的情况下实现实时可视化。     

微型飞行器飞行仿真软件开发

该文简要介绍了微型飞行器飞行仿真软件的总体结构和模块划分。首先建立了飞行器的三维结构模型，根据飞行器的扑翼运动规律进行了运动仿真。采用随机分形技术生成的具有真实感的地形为仿真飞行提供了一个虚拟环境。在此基础之上讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法。仿真软件中的三维图形实时显示采用Visual C 和Open GL来共同完成。     

三维可视化技术微型飞行器仿真中的应用

首先简要介绍了三维可视化技术在微型飞行器飞行仿真中的作用及其意义，重点讨论了基于三维可视化技术的飞行器的运动仿真及基于分形技术的地形仿真，在此基础之上讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法。仿真软件中的三维图形实时显示采用Visual C 和OpenGL共同完成。     

对三种常用视景仿真软件的功能比较研究

该文首先对OpenGL，DirectX，OpenGVS三种图形仿真技术的概况进行了简单的介绍；然后对它们的主要功能进行了叙述；最后根据多年从事图形仿真的经验，分析了每种仿真技术的优缺点及适用范围，给出了如何选择图形仿真软件的基本原则：即如果做游戏和交互式多媒体开发多选择DirectX；如果做某一过程的图形可视化仿真应首选OpenGVS，因为该技术相对OpenGL简单，易学、易用；而如果要求高精度的图形应用程序时，虽然应用比较麻烦也应使用OpenGL；或者根据实际情况可将OpenGVS和OpenGL或OpenGVS与DireetX综合应用以达到逼真、形象、实时的仿真效果。     

基于OpenGL的无人机三维仿真训练系统

针对无人机模拟飞行训练的需要，提出一种基于OpenGL（开放图形库）的无人机三维仿真训练系统解决方案：用三维图形开发软件（如3DMAX）制作无人机三维模型，在Visual C＋＋中利用一定的图形算法将模型读入OpenGL场景，通过串口获得遥控发射机输入的控制量后，用龙格-库塔方法的矩阵形式求解无人机状态方程以得到无人机状态量，最后在OpenGL场景中仿真无人机的飞行状态。如实地反映出无人机的飞行特性。给出了具体的实现方法，设计了仿真界面。     

利用OpenGL实现卫星系统可视化仿真模型的研究

卫星系统可视化仿真在卫星系统设计、分析、评估等工程实践中扮演着重要的角色。该文基于此需求，且主要针对对地观测卫星系统，按照数值计算与图形演示相分离的思想提出一个基于OpenGL的卫星系统可视化环境，详细讨论了其实现框架、三维和二维模型元素的参数化定义以及相关的投影方法，并在Win32平台上加以实现。该环境成功应用于多卫星系统效能评估与仿真等项目中。     

基于声线跟踪法开发超声无损检测动态仿真软件

以“声线跟踪法”为基础，运用面向对象的编程语言VisualC＋＋和三维场景开发工具OpenGL，按照面向对象的程序设计思想开发了超声波无损检测仿真软件。该系统实现了超声检测过程的三维可视化并对超声波传播路径和A型显示进行了较为准确的模拟。该文对仿真过程中的三维介质建模和传播路径模拟计算等关键问题进行了详细的讨论，采用CSG／B-Rep混合模型表示法对三维介质模型进行快速建模，并且采用声线跟踪法对传播路径进行较为准确的模拟。最后通过仿真实例，验证了算法的有效性。     

纳米切削分子动力学仿真可视化研究

为了更好的理解纳米切削的机理，陔文使用C＋＋和OpenGL技术构建了纳米切削分子动力学仿真可视化系统MDView。MDView根据仿真模型特点采用面向对象技术动态建立与仿真结果对应的原子集合类，应用显示列表和显示细节技术优化可视化性能。实现的三维数据显示、剖视显示和交百操作功能可用于仿真结果观察和程序调试。最后利用MDView对金刚石刀具切削单晶铝材料的纳米切削分子动力学仿真进行了可视化。可视化结果对于调试纳米切削分子动力学计算程序和观察切削变形起到了良好的作用。     

电磁场与力场耦合仿真系统的可视化技术

科学计算可视化把由数值计算获得的大量数据以图像的方式表示出来，使抽象的数据内容及相互关系变得形象直观。OpenGL是一个功能强大的图形库，支持可视化实现的语言，在可视化的研究和开发中得到广泛的应用。该文以一个科学计算可视化软件一一电磁场与力场的耦合仿真系统为例，首先描述了整个系统的总体框架，然后着重介绍了OpenGL在其可视化开发过程中的应用，详细阐述了可视化仿真部分用到的三维实体建模、交互操作、字符显示、动画及双视口等关键技术。