三维海浪场的数值模拟及其动态仿真

根据研究线性海浪理论、海浪谱反演海浪数据的线性叠加法,反演出三维海浪场数据并进行多角度分析。结合飞行器掠海飞行仿真的实际需要,深入研究了PC机平台上大量三维海浪场数据的产生方法和显示方法。大量的仿真实验结果表明,本文所提方法是可行且有效的,对实际海浪场具有良好的模拟,可广泛应用于动态仿真、虚拟现实及相关领域。     

基于线性海浪理论的海浪数值模拟

概述了海浪理论发展的历史和现状，对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法，给出了具体的数值算法，讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法，指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后，对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。     

一种快速的海浪仿真方法

海浪仿真的实时性是海洋场景仿真的重要需求之一。对海面网格和浪高计算同时进行简化处理,提出一种快速的海浪仿真方法。该方法采用放射状环形网格对海面进行LOD划分,用海浪谱反演生成海浪高度纹理图序列,并在GPU顶点着色器上对海面网格进行循环纹理映射以获得网格节点的动态高度数据。同时,采用多级纹理映射和视域裁剪对海面网格进行优化处理。实验结果表明,提出的方法能有效提升海浪仿真速度,仿真对CPU的占用率低,真实感强,可充分满足视景仿真系统对海浪仿真的实时性要求。     

一种基于分形的海浪视景仿真方法

鉴于目前的海浪视景仿真模型要么逼真性不好、要么实时性较差的现状,提出了一种基于分形的海浪视景仿真方法,即以简单三维进行波为基本波形,采用地形模拟中的连续随机增加法对基本波形进行变形,同时为了保证图像的连续性采用了多重插值的方法。该方法能够很好的体现海浪的随机性,具有较好的逼真性和实时性,且容易构造视点相关的LOD模型。     

基于方向谱的海浪合成方法

研究海浪对反舰导弹的控制系统与飞行弹道的影响,需要对海浪进行逼真模拟。在分析随机三角函数叠加产生海浪及反演海浪频谱模拟海浪不足的基础上,提出基于方向谱的海浪合成方法:采用Gerstner波形描述海面,通过对方向谱进行四叉树采样,提取组成波振幅、频率、传播方向等参数合成海浪。该方法能够模拟远离海岸的任意大小、任意精度的连续海洋表面,效果逼真,可用于海浪的数值仿真与视景仿真中,能够为反舰导弹控制系统仿真及三维弹道仿真提供连续海洋波面数据。     

三维随机海浪交互式仿真技术研究

随着自然现象的交互式模型不断发展,海浪的可视化模拟日益受到关注。通过研究三维随机海浪的仿真技术,基于Gerstner海浪模型开发仿真系统,并利用海浪谱对其进行仿真控制。此外,从网格模型的建立与优化,纹理映射与光照三个方面讨论了三维海浪的仿真方法。仿真结果表明,该系统不仅可以实现实时、逼真的三维随机海浪仿真,同时具有较好的交互性。     

随机海浪模型的建立及仿真分析

给出两种简便、有效的建立随机海浪模型的方法 ,即能量等分法和有理谱法 ,并对其进行了仿真与对比分析。它对于进一步研究海上舰船航行控制和直升机海面无线电高度悬停控制有重要意义。     

基于Matlab的不规则海浪三维仿真

讨论了二维不规则长峰波海浪和三维不规则短峰波海浪的模型的建立，并在海浪谱分析的基础上进行了仿真研究。在Matlab仿真系统中为了得到较为真实理想的海浪模拟效果，作者提出了对仿真图形进行了波面细化，海浪颜色和光照等加工处理的方法。     

基于浅水风浪谱的海浪水压场模型仿真与校核

对海浪水压场高精度建模仿真,是水雷水压引信研究的一个重要工作.依据由我国附近海域实测数据总结出的风浪谱模型,对浅水层海浪水压场进行建模仿真,并利用牛顿迭代法优化模型计算,提高仿真的精度和计算速度.对比实测海浪水压场特征参量,对仿真结果进行校核,证明仿真模型在特征参量准确性和作战仿真实用性方面取得不错的效果.     

导弹仿真中海浪的数字仿真及其动画生成

根据某型潜射导弹仿真的需要,利用海浪谱,用线性叠加法建立了海浪的数学模型。在此基础上,用法线扰动法生成了三维海浪动画,应用于导弹攻击过程的动态模拟     

基于小振幅波理论的浅海波浪建模及动态仿真

提出一种新的浅海波浪建模方法。该方法基于小振幅波理论,通过修改小振幅波波形建立具有尖锐波峰和卷曲波形的浅海波浪模型。对浅海波浪的运动特性进行分析,给出波高和波数的计算方法,并提出一种基于相位分解和累积的波向计算方法以解决任意浅海地形条件下的波浪折射问题。仿真结果表明,该方法生成的浅海波浪,具有较高的绘制速度和真实感,可满足实时视景仿真的应用需求。     

基于海浪谱的波浪模拟

近年来，自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。作为自然景物模拟的重要内容，对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。现有的模拟方法要么从流体力学方程组出发，去求解复杂的Navier-Stokes方程，要么根据波浪的形状，去构造具体的波形函数。本文从海洋学现有的观测和研究成果出发，利用海浪频谱和方向谱的相关公式，实现了基于海浪谱的浪波造型及显示，实践证明该方法可以快速有效的模拟波浪。     

关于海浪的有理谱建模及其仿真方法

本文研究了有理谱的性质,在此基础上,利用最小二乘法对海浪进行了有理谱建模并构造出成形滤波器.向Mikio等人的结果相比,其结果是简单的,并且是可应用的。     

数值波浪水槽构建与二阶Stokes波仿真

近年来,数值波浪水槽在海洋工程研究中发挥着越来越为重要的作用,成为了水波动力学研究的焦点之一。为此,基于Navier-Stokes(N-S)方程组,首先完成了二维数值波浪水槽的构建。对于N-S方程,采用FVM(Finite Volume Method)法进行离散求解;在入口边界处,模拟活塞推板运动产生了入射波;同时,利用VOF(Volume of Fluid)法对波浪自由面进行了捕捉;在数值波浪水槽尾部,通过设置人工阻尼区实现了消波。利用该二维数值波浪水槽,对典型非线性二阶Stokes波进行了仿真模拟,通过设置虚拟波高监测仪,获取了非线性二阶Stokes波发生、发展和消亡的全过程。对比校验表明,所有仿真结果均与理论精确解相吻合。