基于数据驱动的氚粒子扩散三维仿真系统

为了对氚安全包容系统中氚扩散数据的变化进行直观分析,实现氚扩散的计算数据在空间中的三维可视化,本文基于Unity3D引擎研发了氚安全包容三维虚拟仿真系统.本系统基于计算数据驱动粒子系统对氚的输运及泄漏扩散过程进行三维仿真,以中国聚变工程实验堆CFETR的排灰处理系统(TEP)作为案例,模拟了排灰处理系统中氚的输运及渗透...     

封闭空间中的气体泄漏扩散仿真

在三维有限元计算模型FEM3基础上,利用ViziCAD的前处理和MATLAB软件的数值计算和可视化功能,实现了气体（氧气）在封闭空间中的泄漏扩散仿真,模拟了气体泄漏扩散的动态过程,给出了气体泄漏扩散的效果图以及浓度变化曲线图。该研究为气体泄漏扩散仿真探索了一条新的途径和方法。     

基于物理过程的山地原油泄漏模拟方法

山地输油管道泄漏事故发生后,模拟计算污染扩散范围对应急抢险方案的制定具有重要意义.针对现有的山区原油泄漏模拟方法无法呈现符合物理过程的泄漏油品扩散效果以及模拟速度过慢的问题,提出基于物理过程的山地原油泄漏模拟方法.首先基于空间语义约束构建一种融合Fay流体扩散算法和光滑粒子流体动力学(SPH)的计算模型Fay-SPH;然后设计一个基于Fay约束的连续卷积网络FayNet来加速模拟,通过轻量级注意力模块和三重注意力模块增强网络提取粒子特征信息能力;最后融合位置损失和速度损失来保证模拟结果细节的一致性.在自行采集的油气管线所处山区数据上,基于不同地貌和不同地形进行实验的结果表明,所提方法实现了原油泄漏的高效模拟.     

基于虚拟现实技术的灾难事故仿真系统

根据对灾难仿真系统的实际构建经验,运用虚拟现实技术设计了灾难事故仿真系统.该系统可模拟化工系统灾难事故的发生、发展,是灾难仿真用于研究和演练的有效平台.将虚拟现实技术用于石化系统的灾难事故的仿真,这属于新领域的探索.引入泄露、扩散、爆炸等模型呈现事故的动态发展过程,体现化工灾难的特点.对于如何运用虚拟现实技术结合灾难仿真机理模型进行仿真实现的思路上进行了有益的探索.技术成果对今后基于灾难仿真的应急预案的研究、制定和演练工作提供了基础平台.文章对于灾难事故分析、预防、制定和应急演练都有应用前景.北京华康达公司研制出的该仿真系统能较好的模拟出化工企业的灾难事故发生、发展的过程.在大型石油、石化企业得到了应用,并取得较好的仿真效果.     

玉米叶片物理建模与参数确定的运动学分析方法

基于物理的方法是解决植物动态建模与仿真的有效途径,而模型参数的确定是基于物理方法所面临的重要问题.为实现基于生物物理属性特征的玉米叶片高精度、高真实感动态建模与仿真,提出一种基于运动学分析的玉米叶片物理建模与参数确定方法.首先利用运动捕捉技术获取玉米叶片的运动数据;然后根据运动捕捉特征点构建基于质点-弹簧系统的物理模型;最后基于运动学分析建立物理模型参数解析方程组,利用最小二乘法计算物理模型的参数.以此参数构建物理模型实现玉米叶片的动态模拟,并给出2种模型构造方式的玉米叶片虚拟仿真.结果表明,该方法以一种数据驱动的机制有效估算出对应的物理模型参数,生成的玉米叶片动态虚拟仿真过程具有与实际情况较为接近的真实感效果,为虚拟植物建模与应用提供了一种可行的物理建模及参数确定方法.     

虚拟手术缝合线实时打结仿真研究

针对虚拟手术中缝合线打结仿真时存在的实时性、逼真度较差等问题,采用质点弹簧系统(Mass Spring System,MSS)方法建模,并结合物体非线性及弯曲特性对其进行受力分析.采用Verlet法数值求解模型动力学方程,并基于跟踪控制点方法实现缝合线运动模拟.提出一种基于层次包围球的模拟受力方法解决缝合线打结过程中的自碰撞检测与响应.仿真结果表明,跟踪控制点方法能有效地完成缝合线的动态仿真,并且通过模拟受力方法能够实现缝合线的打结操作,增加了缝合线运动模拟的逼真度和实时性,提高了仿真效率.     

石化装置三维仿真实训系统研究

针对石油化工企业员工培训安全培训和技能培训的需求，研究基于虚拟现实形式石化装置三维仿真实训技术，利用三维数字模型构建虚拟数字化工厂，开发基于虚拟现实的分布式三维仿真实训系统，具有石化装置工艺流程三维动态模拟、开/停工三维动态模拟、重点设备结构和原理三维模拟、三维交互式考核等功能，实现石化装置可视化、流程化、交互式的三维实时培训与考核。通过虚拟现实技术模拟真实的生产作业场景及生产过程，强化员工对石化装置及事故场景真实感受，从而整体提升石化安全和技能培训的效率和效果。     

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真

针对飞机的虚拟飞行仿真中,飞行事故仿真的真实感不强的问题,基于粒子系统, 结合动力学模型,实时渲染了爆炸、火焰、烟雾等飞行事故常见特效。使用四边形粒子代替传统 点粒子,结合纹理映射技术和融合技术,将真实感较强的纹理贴图与背景的帧缓存按照预设的融 合因子进行深度融合,提高了特效的真实感和实时性。通过粒子系统碰撞检测的方法,模拟烟雾 在飞机机舱内扩散,与舱壁发生碰撞的效果。搭建出模拟飞行的虚拟现实仿真系统,实现真实感 和沉浸感都很强的飞机爆炸、起火和冒烟等事故场景实时仿真。     

一种改进的放射性气体扩散高斯预估模型算法*

通过对放射性气体扩散的特征描述,针对高斯预估模型存在的缺点,引入了动态变化的泄漏强度,并通过夹角系数的方式将风速和放射性气体自身的扩散速度合成,得到对气体扩散起到关键作用的合成扩散速度,进而更好地模拟了放射性气体扩散过程中在不同时段、不同区域、不同气流状态下的气体浓度。最后通过实验仿真模拟,表明该算法在一定条件下能够有效地计算出放射性气体泄漏后的不同时间点和不同气流状态下的扩散浓度空间分布,能够较好地模拟放射性气体扩散的动态变换过程,对放射性气体泄漏事故现场的预测和评估具有很好的辅助决策作用。     

基于高斯扩散模型的化工危险品泄露区域计算及其实现

化工危险品在生产储运过程中会引发泄漏扩散事故,对它的泄露扩散进行模拟,可以及时、准确、有效、直观地对事故过程的危险区域做出预测,并以此为依据制定相应的应急措施。以高斯扩散模型为核心,结合化工危险品数据库、地理信息系统GIS等现代计算机辅助技术对化工危险品扩散的短时间接触容许浓度范围、半致死浓度范围等指标进行科学的量化计算以及对泄漏事故进行技术模拟预测,并且成功的应用于实际项目中。     

基于虚拟现实的流程工业过程模拟仿真系统

将虚拟现实技术与系统仿真技术相结合,建立了炼油企业虚拟现实过程模拟仿真平台,分析了仿真平台的结构设计与实现原理。介绍了一种基于虚拟现实的炼油企业过程模拟仿真算法,详细说明了该算法在虚拟现实仿真平台上的应用过程,包括重点装置动态模拟、罐区油品调合仿真、进出厂模拟等。虚拟现实仿真平台通过生产过程与数据的可视化呈现与人机交互以及现场应用,可以为炼油企业流程模拟仿真培训与生产过程三维可视化监控提供有效的支持。     

光气合成反应器动态仿真

该文对光气合成管式反应器的动态仿真技术进行了研究.根据物料及焓守恒方程建立了管式反应器的动态机理模型,并根据模型的形式和特点选择了适当的数值计算方法,开发了光气反应器的动态模拟程序模块.模块应用结果表明,达到稳态时的结果能比较真实地反映生产实际情况,动态过程能很好地反映生产的变化趋势,并能完成对非正常工况的模拟.该模型对光气合成反应器动态特性和控制方式的研究以及光气合成相关工艺仿真培训系统软件的开发等都有重要的意义.     

虚拟环境中履带式车辆运动仿真

为了对虚拟环境中履带车辆进行建模,满足虚拟现实系统沉浸感和实时性要求,研究了基于ODE(多体动力学仿真库)的履带式车辆多体动力学模型和仿真方法.将模型应用于虚拟现实系统,对履带车辆运动、翻越垂直墙、壕沟等障碍进行实时仿真.结果表明该模型能较好地表现虚拟环境中履带式车辆运动的动态过程,以及履带、负重轮等行走系统部件的相对运动.提出的模型及仿真方法能较好地应用于虚拟战场、装备模拟训练系统等虚拟环境,具有一定的应用价值.     

基坑支护工程的三维模拟仿真系统研究

基坑事故的发生与基坑施工方案设计不完善有着密切联系。目前基于二维平面的设计方案往往难以清楚表达基坑施工过程的空间与时间关系。而采用虚拟现实的三维模拟仿真技术,可以构建立体的施工方案表述;并且结合基坑支护结构仿真结果,验证施工方案的有效性;同时通过三维仿真模型可对基坑结构变形进行预警,以防止基坑工程事故的发生。基于VRML与Web Services技术,研究并实现了一个基坑支护工程的三维模拟仿真系统。给出了系统架构,并对服务器端和客户端的开发与实现方法作了详细说明,最后给出了三维模拟仿真系统的应用实例。     

交通事故法医现场勘验虚拟仿真实验教学项目

涉及人员伤亡的交通事故往往需要法医参与现场勘验,但交通事故法医现场的实验教学场景难以模拟,导致法医学本科生难以掌握交通事故现场勘验的技能,虚拟仿真技术可以从根本上解决这一难题。文章介绍了交通事故法医现场勘验虚拟仿真实验教学项目,该项目基于虚拟仿真技术开发,以真实的交通事故案例为基础,注重思维模式的培养,实验内容涉及法医现场、法医物证、法医临床等多个法医学主干学科,充分展现了法医学破案的全过程,弘扬"为生者权,为死者言"的法医精神。     

Lurgi型甲醇合成反应器的动态模拟

为了能更好地预测甲醇合成系统的动态特性、合成与分析控制系统、模拟开停车及事故和培训操作人员等,对Lurgi型甲醇合成反应器的模型化与动态模拟技术进行了研究。根据物料及热量守恒方程建立了Lurgi型甲醇合成固定床反应器的动态模型,并根据模型的形式和特点选择了适当的数值计算方法,开发了动态模拟程序模块,并据此通过模拟计算获得了适宜的操作参数范围,这对于优化合成工艺,提高甲醇产量有明确的指导意义。应用结果表明,达到稳态时的结果能真实地反映生产实际情况,动态过程能很好地反映生产变化趋势。该模型对Lurgi型甲醇合成反应器动态特性和控制方案的研究,以及甲醇合成相关工艺仿真培训系统软件的开发等都有重要的意义。     

基于虚拟样机和模糊推理的故障仿真预测模型

为了克服由于试验和使用数据不足而无法获取足够的故障知识的问题,将虚拟样机作为一种新的故障过程仿真和定量推理方法引入到故障预测中,提出了基于虚拟样机和动态模糊综合评判的故障仿真预测模型.详细说明了基于ADAMS的虚拟样机建立方法,指出了传统模糊综合评判方法的不足,提出了基于动态模糊综合评判的故障预测方法.这样建立的故障仿真预测模型不仅能表达火炮的动态特性,还具备较强的数值计算及过程控制能力.     

基于PC的灌装生产线虚拟现实系统的研究

介绍了灌装生产线三维布置虚拟仿真系统，详细论述了实现灌装生产线仿真系统的关键技术，包括立体建模、三维立体布局、工艺流程建模。在上述计算机仿真系统的基础上，论述了从计算机仿真系统到虚拟现实系统的连接和基于PC的灌装生产线虚拟现实系统的构成，包括系统软件、硬件的组成及系统评价。