汽车底部结构对气动特性影响的数值仿真与实验研究

以降低车身阻力和获得汽车底部流动最佳化外形为目的,应用计算流体动力学方法对汽车底部空气流动特性进行数值仿真,详细描述了汽车底部以及尾部的空气流动机理.计算结果表明:底部结构对汽车底部空气流动特性和尾涡特性有明显影响,是整车气动特性的关键组成部分,使气动阻力系数增加0.0523,气动升力系数增加0.1495;进一步分析得出,存在一个最佳的尾气排放速度使得气动阻力系数最大能够下降0.0136.汽车模型的风洞实验和PIV实验验证了该计算方法的准确性,计算分析结果为汽车底部设计与改进提供了参考数据.     

一种基于GPU的复杂目标电磁散射快速算法

采用图形电磁计算方法计算复杂目标电磁散射特性时,因采用局部光照模型,在多次散射情况下有较大的误差。在研究光线跟踪算法原理和电磁散射物理光学理论的基础上,提出了复杂目标电磁散射计算的光线跟踪算法,并利用图形处理器(GPU)实现了该算法的硬件加速。计算结果表明,算法在提高计算精度的同时达到了与图形电磁计算方法相当的实时性,具有很好的工程应用价值。     

植物冠层光照的建模与虚拟现实仿真研究

植物虚拟现实仿真是将植物看作一个器官集合,从功能和几何结构上描述植物体（群落）,并利用计算机相关技术进行三维可视化的研究工作。绝大多数的植物生长过程主要由光照驱动,所以植物虚拟现实仿真研究工作中对器官吸收光照的测量十分重要。首先根据光照与植物冠层的作用关系,给出了适用于PAR或uV下植物生长过程模拟中器官截取太阳光线和天空光线的辐亮度公式;通过光线投射和投影方法分析了主光源对植被冠层照射的作用原理;结合MonteCarlo光线追踪方法和辐射度方法总结了植物冠层的光线多重散射描述方法;最后利用虚拟现实建模语言对植物冠层光照及环境进行三维可视化模拟和输出。图6,表3,参25。     

计算机图形的真实显示技术

计算机图形真实显示技术是计算机图形学发展的一个重要方向。本文介绍了图形真实显示技术的基本内容,详细论述了其关键技术的原理、现状和发展趋势,并探讨了计算机真实性显示技术目前所存在的问题和今后的研究方向。     

两种药物治疗原发性开角型青光眼的仿真研究

为从宏观上应用工程方法研究房水运行与青光眼发病机理和治疗的关系,本文提出了人眼前节房水流动系统的动力学仿真模型。本模型依据目前眼科界较为公认的房水运行和眼压反馈机制建立系统构架,基于对眼科解剖学与生理学相关理论的分析、流体力学基本原理和临床参数进行系统辨识与参数确定。对系统各项参数与原发性开角型青光眼发病机理之间的关系进行了初步的分析,分别对原发性开角型青光眼的病理状态和两种常用药物对其治疗的原理进行了仿真模拟,获得了和临床结论较为一致的结果。同时能获得一些不易测量的参数,可为模拟原发性开角型青光眼的病况和预报治疗效果提供依据。     

三维立体显示技术综述

三维立体显示技术能提供更加真实、立体的临场感,因此近年来成为虚拟现实领域中的一个研究热点.按照立体显示技术的运行模式分类,讨论现有的几种立体显示技术的工作原理,分析了各种显示技术的优缺点及其应用范围.展望了立体显示技术未来发展的3个重点:增强现实、手机和立体电视显示,全息成像,并对研究前景进行了必要的探讨.     

基于FLUENT软件模拟平面运动机构试验

通过对流体力学软件FLUENT的使用与研究,根据潜水器循环水槽水动力试验的原理,提出了一套潜水器的数字水动力实验方法。该方法能够完全模拟利用小振幅垂直平面运动机构进行的全部水动力试验,并得到相应的水动力系数。通过对某长航程潜水器的计算并与循环水槽试验结果对比表明,该方法有很强的实用性,可以满足潜水器在完成初步设计阶段后对于操纵性能预报的需求。     

飞行训练仿真器视景显示系统及其方案选择研究

飞行训练仿真器视景显示系统的主要功能，是将图像生成设备生成的视景图像通过显示设备显示给飞行员，它是飞行员获取信息的主要窗口，其性能指标的高低直接影响到飞行训练仿真器性能和模拟训练效果。围绕这一关键子系统，阐述了其分类、不同类型显示系统的组成、显示原理及特点。并通过对现代战争背景下飞行任务训练对视景显示系统要求的分析，提出了飞行训练仿真器视景显示系统方案选择方法。     

跨声速流动的有粘／无粘耦合建模及其仿真方法

本文研究了跨声速流动中有粘／无粘耦合的匹配条件，构造了描述边界层的数学模型，以此为基础，结合无粘方法建立了考虑边界层效应的有粘／无粘耦合模型，发展了相应的仿真方法。对典型跨声速流动的仿真结果与实验结果的对比证明了所建模型的有效性与合理性。     

社会网络的层次结构发现

针对传统的分析方法没有考虑真实的社会网络的属性特征,比如社会个体属性,社会关系的强度等等,建立了社会网络的扩展图模型,并在此基础上定义了基于信息流的网络层次性结构,提出了基于拓扑势支持的网络骨干节点的发现方法和基于势流动的层次结构发现方法,并通过实际网络的层次结构挖掘验证了所提方法的有效性。     

面向流场可视化的沉浸式虚拟现实交互系统研究

针对基于二维显示交互环境的流场可视化应用由于深度信息不足导致交互效率较低的问题,引入虚拟现实技术,提出具备多样化交互方式的沉浸式流场可视化系统。该系统基于凝视与手势交互技术,设计并实现了基于用户手势的导航方法与三维交互控件,基于用户凝视与手势的沉浸式交互面板,以及基于可视化场景的沉浸式交互管理方法与基于可视化算法树的可视化网络管理方法,对用户交互进行了系统化管理,能够在沉浸式环境提供对典型流场可视化操作的全流程支持。用户实验结果表明：该系统能够在典型流场可视化场景下为用户提供高效、自然的交互。     

基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法研究

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理的三维表面流场可视化方法。首先,利用Mesh quilting技术在三维物体表面建立网格结构,并以组成网格结构的三角形作为基本模型,匹配样本纹理,形成第一帧纹理;随着流体的流动,角点的移动形成了新的网格结构,并对变形后的网格重新映射形成新一帧纹理图;最后,各帧纹理相连形成了一帧帧连续的流场动画。匹配过程中,为提高效率并保持帧之间的连续性,提出了最优纹理集加速匹配。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

一种结合视觉听觉触觉的三维涡流结构多通道感知方法

计算流体动力学在产品开发过程中的概念设计评价越来越重要，而对计算流体动力力学的可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径。然而传统的可视化技术几乎都在视觉上传递信息，多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品更深一步的观察。本文提出了一种结合听觉、视觉和触觉的涡流特征提取、基于涡流特征的可视化、涡流特征的声音表达、触觉的多通道感知技术，对三给矢量场的多维数据更深进一步探测。结合虚拟现实技术，提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的的多通道感知矢量场的环境。本文的技术应用于某汽车空调公司的主流道设计。     

虚拟现实环境中涡流特征的多通道感知技术研究

科学计算可视化给工程师提供一个洞察产品性能的有效途径。然而传统的可视化技术几乎都在视觉上传递信息,多元显示、全局视角、交互等都约束了对产品更深一步的观察。本文提出了一种结合涡流特征提取、涡流基于特征的可视化、涡流特征的声音表达得多通道感知技术,对三维矢量场的多维数据更深一步探测。结合虚拟现实技术,提供用户栩栩如生、身临其境、高交互的多通道感知矢量场的环境。     

基于半规则纹理和三角块映射的表面流场模拟

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理和三角块映射的三维表面流场可视化方法。首先,建立模型的三角化网格,并以三角形作为基本单元,以三角形的重心场作为三角形的流场,结合具有方向性的半规则纹理进行纹理映射。同时,建立最大样本集和最优样本集加速场流动过程中纹理重新映射造成的时间损耗。最后,说明了添加矢量点后,三角块流场的合成方式。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

汽车尾部流场湍流模型数值分析与实验研究

应用CFD方法计算模拟理想形体三维外流场,比较了四种湍流模型数值计算数据,以及风洞实验数据计算Cd值。针对汽车尾部复杂流场,应用粒子图像速度场仪(Particle Image Velocimetry,PIV)对纵对称面的测量数据,与数值计算数据进行比较分析。结果表明,标准k-ε模型有较高的Cd值计算精度,V2F模型则在流场方面较为理想。     

复杂背景下运动目标分割算法研究

综合运动目标的边缘信息和运动信息,提出一种复杂背景下运动目标的分割算法。在计算光流场时采用各向异性的平滑约束,从而实现了对图像光流场的自适应计算。利用Canny算子检测出的不封闭边缘作为初始信息,根据光流场的连续特性进行边缘生长后可获得对目标的初始分割。对初始分割结果进行边界跟踪,通过保留具有最长边界长度的团块,去掉背景中的杂散噪声,就可获得清楚的分割图。实验证明,该方法能对复杂背景下的运动目标进行准确的分割。     

复杂网络上的演化博弈动力学——一个计算视角的综述

复杂网络上的演化博弈是复杂网络与演化博弈结合而形成的新型交叉研究领域,它以复杂网络和演化博弈动力学分别刻画个体间的交互关联结构以及决策范式,为分析和预测复杂交互环境下群体的决策行为提供了一个系统的研究框架。旨在从一个计算的角度对复杂网络上的演化博弈动力学进行一个简要的综述:介绍复杂网络上演化博弈动力学模型的数学描述;分析网络上演化博弈动力学的计算复杂性;概述复杂网络上演化博弈动力学的若干主要解析结果等。这些结果是对于复杂网络上演化博弈动力学仿真研究的一个有效补充。     

A New Design of Electrical Impedance Tomography Sensor System for Pulmonary Disease Diagnosis

As an advanced process detection technology, electrical impedance tomography(EIT) has wide application prospects and advantages in medical imaging diagnosis. However, a series of issues need to be addressed before applying EIT for bedside monitoring. Medical diagnosis and bedside monitoring are dynamic measuring process, where the positions of measuring electrodes and the shape of the detected field are changing dynamical. Due to the inability to cope with the changeable electrode positions and various dynamic fields, existing EIT systems are mainly used for industrial detection in condition of static measurement and visualization. In this paper, we investigate the dynamic measurement and visualization of human breast in EIT field, describe the design of the measuring sensor system, and expound the measuring principle. The main component of the hardware system is a builtin servo electrical resistance tomography sensor with capacitive sliding rod, which can adapt to the crowd of different chest contour and the change of chest shape in the dynamic process of breathing.The corresponding measuring principle is extracting all real-time positions of measuring electrodes,then obtaining the dynamic boundary, finally dividing the detection field rapidly. Experimental results confirmed that the proposed system can obtain real-time location of boundary sensor and dynamically solve the problem of arbitrary-shape boundary measurement. The imaging results validate the availability of designed sensor system and the effectiveness of the corresponding measuring principle.     

矩形腔反向驱动流流型分析与数值模拟

研究了矩形腔双壁等速反向驱动流涡结构特性。采用非线性动力学方法,对远离边界的二维不可压缩流动线性退化奇点进行了分析,分别获得了正形四阶和正形六阶的局部流型和分岔;采用计算流体动力学方法,对不同深宽比矩形腔上下壁反向驱动低雷诺数流动进行了数值模拟,给出了涡结构演化过程中的临界深宽比、流型及其分岔图。数值模拟结果揭示出随深宽比的增加,腔内流型具有周期性和自相似性的变化特征。由鞍点和中心构成的局部流型在低雷诺数流动中是实际存在的。