基于SiPESC的千万节点规模FEM可视化系统设计与实现

实现了千万节点规模的有限元模型高效率可视化系统,提出了相关算法、数据结构、关键技术与软件设计方案.研发工作通过分析三维有限元模型特点,在SiPESC.POST通用有限元模型可视化系统基础上,提出了基于拓扑结构的内部单元剔除技术与精化数据结构,并基于VBO快速显示技术,实现了千万节点规模有限元模型流畅显示.通过与多个大型商业有限元软件系统对比,展示了该系统在可视化效率及大规模问题适用性方面的优越性.     

一种基于图像空间的碰撞检测算法

根据光线与封闭物体间的相交特性,设计并开发了一种基于图像空间的碰撞检测算法。采用VBO技术提高图形渲染速度以提高算法的性能。利用待测物体对的轴向包围盒（AABB）设置合理的视锥和视口,减少图形的绘制量,进一步提高算法性能。测试结果表明,该算法可以直接处理非凸体,处理复杂模型的碰撞检测问题实时性好、平稳性高,但是其性能受到分辨率的影响。最后讨论了将该算法扩展到多个物体间进行碰撞检测的实现策略。     

铜铟硒与铜铟硫太阳能电池中有序缺陷化合物的性质及对能带偏移的影响

利用第一性原理模拟计算铜铟硒（CIS）太阳能电池CIS吸收层,及CIS中普遍存在的有序缺陷化合物（ordered defect compound,ODC）CuIn₅Se₈的性质.依据CuIn₅Se₈形成的方式,结合对称性越高、能量越低的原则,建立CuInS₂中的ODC-CuIn₅S₈结构,并从态密度角度讨论CuInS2与CuIn₅S₈的差异.分别选用ZnSe和CuI半导体作为CIS和CuInS₂电池的缓冲层,利用第一性原理计算得到价带偏移（valence band offset,VBO）.在ZnSe/CIS界面处,CIS的价带顶（valence band maximum,VBM）比ZnSe高0.52 eV;在CuI/CuInS₂界面处,CuI的价带顶比CuInS₂低0.37 eV,表明CuI非常适合应用于CuInS₂电池缓冲层.ODC中由于Cu的缺失,其d轨道电子和阴离子p轨道电子的p-d排斥力减小,使ODC材料的价带顶相对于自身本征材料有所下降.     

一种基于现代GPU的大地形可视化算法

地形渲染在计算机游戏,飞行模拟和视景仿真等领域的应用越来越广泛,随着渲染场景复杂度的增加,每次需要绘制的地形数量也越来越庞大。同时,新一代的显卡绘制能力的不断增强,原有的许多地形渲染算法已经不能很好的满足用户需求。在总结现有算法的基础上,提出了一种基于现代GPU的地形渲染算法。该算法同样使用高程图作为地形数据,将地形分成很多小块,每次渲染时以块为单位,所有小块使用四叉树组织成一个层次化结构,不同层次的节点代表了不同细节层次的地形范围,并且采用了与Mipmap类似的细节简化方式,渲染时不需要对分块重新简化。为了保证CPU和GPU的负载平衡,将一些复用率高的地形分块缓存到显卡中,大大降低带宽需求。实验证明该算法可以更为充分利用图形处理器的加速能力,既能满足渲染精度要求也能达到一个较高的帧率。