可视化仿真技术及其在水利水电工程中的应用研究

可视化仿真技术是计算机可视化技术和系统仿真技术相结合形成的一种新型的仿真技术，可视化仿真的理论和方法包括全过程动态仿真理论，图辅助仿真建模方法，基于GIS的三维动态数字模型构造及其可视化方法，基于GIS的三维动态演示方法及基于GIS的交互式可视化仿真系统结构等，实现了仿真建模、仿真计算过程及成果的可视化，在此基础上，深入研究了复杂水电工程地下厂房施工系统的可视化仿真与优化、水电工程施工导截流三维动态可视化仿真，混凝土坝施工过程三维动态可视化仿真及优化，水电站施工总布置可视化仿真等问题。并结合溪洛渡工程应用，研制开发了相应的可视化仿真软件ESAS、CDMIS、DAMSIM、CLMIS。所开发的软件系统内容丰富，可操作性强，人机界面友好，易维护，有良好的拓展性。该项研究为复杂大型工程施工组织设计提供了科学的理论方法和先进的技术手段，大大地提高了水利水电工程设计与管理的现代化水平。     

基于Skyline的三维GIS在水电工程勘测设计中的应用研究

针对当前水电工程勘测设计借助CAD等技术所表达的信息具有一定局限性,设计过程复杂且不直观等现状,提出了基于Skyline的三维GIS技术方法在水电工程勘测设计中的水资源规划、工程设计、征地移民、环境保护等专业应用,实现了设计过程及成果的直观形象表达,为水电工程勘测设计提供了一种新的辅助手段.     

水电工程可视化施工进度设计及管理系统研究

随着工程数字化和可视化设计技术的逐步成熟,中南院开展了水电工程可视化施工进度设计及管理系统的研究,该系统将进度设计软件和工程三维设计软件相结合,以工程信息模型BIM为基础,基于数据库、GIS和网络,精确直观模拟工程施工,实现水电工程设计和施工阶段全过程施工进度三维动态演示功能和管理功能,为工程进度设计和方案决策提供形象直观的可视化分析工具,并输出相关成果。     

高土石坝施工系统可视化仿真与应用研究

就土石坝施工中的土石方调配与坝体施工组织设计优选进行了讨论分析．对于前者通过建立调配问题的数学模型采用线性规划的方法进行优化求解；而对于后者，采用循环网络仿真技术对土石坝的整个施工过程进行仿真．基于此，提出了土石坝施工系统可视化仿真的概念，充分考虑以上两者之间相互影响与制约的关系，将两者有机地统一起来，并以GIS可视化技术为基础，将其实现过程以可视化的形式输出，为工程设计人员形象、直观、快速地把握施工过程提供有力工具．某工程实例的详细应用证明了此方法的有效性，从而为工程施工组织可视化辅助设计提供一种新途径与新方法．     

基于Web3D技术的工程施工可视化仿真应用研究

为了直观地表述水利水电工程施工过程和施工形象，并对来自工程施工的信息进行管理和分析处理．以提高水电工程施工过程信息化管理与决策水平，结合长江三峡工程二期厂坝施工的实践，应用VRML虚拟现实建模语言及PHP动态网页技术，实现了基于网络三维技术(Web3D)的水电工程施工过程可视化仿真和施工信息的交互式查询，为施工管理决策者提供了远程科学决策的信息支持．     

基于CATIA的引水隧洞施工进度三维可视化研究

针对水电工程引水隧洞三维模型不能重复利用,并且三维建模与施工进度可视化展示平台不统一的不足,将CATIA引入引水隧洞施工进度三维可视化研究中,在其平台上实现隧洞施工进度三维可视化。关键技术包括参数化方法、设计过程模板化技术、知识工程设计表技术和二次开发技术,通过建立引水隧洞三维参数化模型与施工进度计划的关联,模拟施工过程。以某工程引水隧洞压力管道竖井为例,建立了基于CATIA的引水隧洞压力管道竖井三维参数化模型,并建立了三维模型与施工进度计划的关联,实现了隧洞施工进度三维可视化。结果表明,该研究实现了三维建模平台与施工进度可视化平台的统一,提高了施工进度可视化的效率,为施工进度计划的合理与高效制定提供了理论与技术支持。     

面向对象图形模型在水电工程中的应用研究

为了实现水电工程的实时动态可视化,基于面向对象图形建模技术,构造了三个层次的面向对象的图形模型(单元模型、工序模型、场景模型),提出了水电工程可视化系统的建模规则,并通过高效的面向对象图像渲染引擎、施工仿真系统和数据库系统一起构建了水电工程动态可视化系统,为工程管理和决策者提供了直观、高效的可视化平台。     

基于主题图和百度地图水电工程信息管理系统设计

在分析现有水电工程信息管理系统的基础上,设计了一款基于主题图和百度地图的水电工程信息管理系统,提出了一种新的3层架构思路。该系统设计思路新颖,技术先进,为用户提供基于语义的查询、导航和可视化呈现知识网络,并在百度地图上直观显示水电站所在地理位置,可大大提高水电工程的信息集成和信息管理水平。     

基于GEOPAK Site的三维开挖辅助设计

在水电工程设计中,开挖图的绘制较为繁琐和复杂,仅仅借助传统的平面CAD绘图软件进行辅助设计,难以取得良好的设计成果。以上马迪水电工程为例,借助于GEOPAK Site强大的三维场地运算分析能力,对其进行三维开挖辅助设计,设计过程相对于传统设计方法更快捷且准确。详细介绍了GEOPAK Site的运用方法,其经验可供类似工程参考     

水电工程设计项目管理探讨

项目管理作为以项目为对象的系统管理方法，已在工程建设中得到普遍应用和发展，而应用于工程设计在我国还不普遍，石化设计行业应用较早，且较为成熟，但水电设计行业尚处于探索、总结和完善阶段。根据工程设计管理模式的变化，结合中南勘测设计研究院在龙滩、三板溪、向家坝、虎跳峡等大型水电工程实施设计项目管理的情况，对水电工程设计实施项目管理进行探讨，有利于提高项目质量，降低成本，提高设计院的竞争力。     

施工平面控制网机助优化设计探讨

随着电子计算机的广泛应用，工程测量建立施工控制网已采用机助优化技术设计，通过计算机的重复快速计算，进行各种可能方案的比较，从输出结果中选用较好的方案。     

一种新型拱坝型式——悬链线拱坝设计方法研究

悬链线作为一种应用非常广泛的自然曲线,在所应用的各个领域均表现出良好的效果,但迄今为止尚未运用于拱坝设计中。因此,基于已发展成熟的拱坝体系,参照常见拱轴线的拱坝设计方法,采用计算机辅助设计的手段,尝试将悬链线作为拱轴线的曲线型式,进而形成以悬链线为拱轴线的新型拱坝型式的设计方法及理论,从而丰富和发展了混凝土拱坝的体系。     

基于CATIA的引水隧洞施工动态可视化仿真

针对目前研究通常采用预制动画的形式实现隧洞施工动态可视化仿真的现状和这种方法存在三维模型修改困难、可视化仿真实现过程复杂、且无法进行交互等问题,本文提出了基于计算机图形辅助三维互动式建模软件CATIA的引水隧洞施工动态可视化仿真方法。首先采用参数化设计方法建立引水隧洞施工4D模型,该4D模型不仅能够快速修改引水隧洞模型、实现其施工动态可视化交互仿真,而且该可视化仿真成果也便于修改;其次通过CATIA二次开发实现施工信息的查询;最后结合实际工程进行了应用研究。结果表明该方法不仅提高了引水隧洞施工动态可视化仿真的效率,并且为施工管理人员在施工方案调整的情况下及时了解施工面貌、及时进行有效的决策提供先进的科学技术手段。     

用参数化方法开发平面钢闸门CAD系统绘图模块

PGCAD(P1ane Gate Computer Aided Design)系统是一个功能齐全、易于使用、实用价值很高的交互式平面钢闸门CAD软件系统。绘图模块是平面闸门CAD系统最重要的功能模块之一，它从数据库中读取设计计算的结果，根据闸门的几何模型自动绘制闸门施工图纸，可以几十倍乃至上百倍地提高工作效率。现介绍应用参数化方法开发平面闸门CAD系统绘图模块的方法与技巧。     

基于CAD几何的数值流形方法初步研究

计算机辅助工程中的设计—分析—再设计的反复过程,蕴含着计算机辅助设计(CAD)与计算机辅助工程分析(CAE)相融合的迫切需求。提出基于CAD几何的数值流形方法:按照CAE真实物理场分布的复杂程度来布置数学网格和设置近似函数阶次,比等几何分析方法更合理;只需引入自动且快速的切割操作,就能实现CAD模型进入CAE后无需修改而直接建模;针对以往的流形法需要将曲线边界离散成折线的问题,给出了曲线边界与网格直边的切割算法,实现了几何模型在CAE建模和网格细化中的保形性;针对流形法通常使用的多项式近似函数,推导了曲线“近似”单纯形的解析积分公式并应用于带有曲线边界的流形元的精确积分运算;最后通过平板内的圆孔算例验证了方法的可行性。该方法对CAD和CAE的融合提出了全新的思路,为实现CAD进入CAE后的自动化分析打下了基础。     

基于三维GEOPAK SITE的施工组织设计

以哈萨克斯坦图尔古松水电站的施工导流建筑物设计和福建棉花滩水电站库区洪山乡石材厂堆渣场设计两个项目为例进行场地三维设计,介绍GEOPAK SITE三维施工组织辅助设计过程,为类似工程提供参考。     

拱坝的智能优化辅助设计系统：ADIOCAD

笔者把专家系统。优化方法和计算机辅助设计三者熔为一体，建立了一个拱坝体形设计的集成系统－ＡＤＩＯＣＡＤ，利用它可以选择拱坝的类型，坝轴线和坝的体形，求出给定条件下的最佳方案，并自动输出设计图纸，数据和设计报告，显著地提高了拱坝体形设计的效率和水平。     

重力坝参数化设计系统开发

为减轻重力坝设计中的人工计算工作量,提升设计效率,提出了一种基于CATIA二次开发的重力坝三维参数化设计方法,以实现高效快速设计重力坝的过程。通过非溢流坝段的剖面拟定、抗滑稳定及应力分析、CATIA自动三维建模、快速出图、网格自动剖分、ANSYS有限元计算、及定制CATIA的"重力坝辅助设计"功能模块,运用该方法对国内某水利工程的重力坝实例进行了设计与分析,应用本程序所得结果与理论值一致,证明本程序可靠性好;所用程序耗时远低于人工费时,说明其能提高工作效率。通过工程实例验证了此方法的可行性,虽然该方法的研究对象是非溢流坝段,但该方法同样可以应用于溢流坝段及其他坝型,具有一定的推广价值。     

基于GIS的航道整治决策支持系统

开发了内河航道GIS,通过实测地形资料生成航道数字高程、水深、冲淤量等表面模型,借助GIS工具显示并分析航道信息,可以模拟设置丁坝、顺坝等航道整治工程,为水流泥沙数学模型提供计算边界并生成计算网格。能够利用数学模型计算整治工程对流场及航道演变的影响情况,可视化显示计算结果,以便于分析工程整治效果,优化航道整治工程设计方案,为航道管理部门提供决策信息支持。本系统已经在赣江航道整治工程管理、辅助设计等方面得到初步应用,提高工作效率4倍以上。     

浅谈水机建模中ARX应用程序的开发

采用VisualC 开发AutoCADR1 4下的ObjetARX应用程序 ,是一个用于实现水力机械计算机辅助设计的新软件环境。以混流可逆式水力机械转轮轴面流道设计为例 ,详细介绍了ObjectARX应用程序的开发过程。经过实例检验 ,证明此方法是可行的 ,结果是令人满意的。