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。     

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。     

热带气旋高风速下南海海流和海浪的数值仿真

采用海流和海浪数值模式,对热带气旋高风速作用下南海的海流和海浪进行了数值仿真.在海流仿真中采用了含波陡参数的风应力拖曳系数参数化方案和波浪辐射应力梯度作用,在海浪仿真过程中考虑了海流的作用.观测资料对数值仿真的结果验证表明,该数值模式对热带气旋高风速下的南海海流和海浪的数值仿真是可行的;海流的数值仿真与海面风拖曳系数参数化方案有关;考虑海流作用后,海浪的数值仿真更合理.     

立方功率谱相关高斯随机过程模拟

在雷达回波信号模拟中，杂波随机过程功率谱数学模型的建立是影响最终模拟效果的关键。立方功率谱是目前国际上普遍采用的地杂波功率谱模型。通过建立随机过程的AR模型，利用Levis on -Durbin算法和MDL定阶准则，提出了一种基于现代信号理论的立方功率谱特性相关高斯随机过程模拟方法，与现有谱估计方法做了比较，并给出了模拟结果。获得的随机存列能够满足立方谱杂波雷达模拟的要求。     

基于CFD理论的双飞翼无人机气动特性数值模拟

为了适应发展智能无人机的趋势,在国家大力发展海军远洋战略投送能力之际,对双飞翼无人机进行研究.采用CATIA软件概念设计双飞翼无人机,并基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)理论,数值模拟双飞翼无人机的气动流场特性,并对双飞翼无人机在航母上起飞的性能进行分析.研究结果表明:...     

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FIR数字滤波器的宽带噪声数值模拟

各种水声信号处理方法的性能分析和检验,都要求用数值模拟方法产生环境噪声场。分析了海洋环境噪声的空间相关性,基于噪声源的远场非相关假设,提出了一种任意空间分布宽带噪声场的数值模拟方法,该方法的关键是采用FIR数字滤波器实现高精度连续时延。对空间均匀各向同性噪声场的数值模拟结果显示,其空间相关特性及空间角度谱与理论分析基本一致,表明该方法是有效的。     

基于CFD技术的数控电解加工流场数值模拟

电解加工中阴极流场设计合理是保证加工正常进行的前提.针对数控展成电解精加工整体叶轮时使用的直线刃阴极流场设计,通过对阴极几何模型的建立,导出了数值模拟时所需要的数值模型.由电解加工过程中电解液运动为湍流状态,确定了采用标准 k-ε模型对稳定加工状态时电解液流道中的流场进行了数值模拟,分析了流道结构对电解液流动速度的影响,其结果与试验结果基本吻合,表明采用流体动力学方法对电解加工中阴极流场设计进行理论指导是可行的.     

基于ANSYS/LS-DYNA的高速碰撞过程的数值模拟

采用一种基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法,对高速弹丸侵彻均质靶板进行了数值模拟.应用侵蚀接触算法,求解着靶速度为1000m/s左右的弹丸侵彻靶板的动力响应时间历程,获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度、能量变化曲线和Von-Mises应力云图,帮助我们分析高速碰撞过程并量化碰撞过程中物质内部的变化.验证了基于ANSYS/LS-DYNA非线性动力有限元分析方法在求解高速碰撞响应分析问题中的可行性.     

基于蒙特卡罗模拟的直觉正态云多准则群决策方法

定义了直觉正态云模型,提出了基于直觉正态云的多准则群决策方法.该方法将不同决策者给出的不确定决策信息看作是直 觉正态云中部分云滴的集合,以此对云的参数加以估计.同时,为了比较决策者对不同方案的偏好,设计了直觉正态云发生算法,并 利用该算法通过蒙特卡罗模拟生成各方案综合表现云的云滴样本并进行统计,按统计结果来对各方案综合评价云进行排序.最后实 例说明了该方法的可行性和有效性.     

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。     

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。     

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。     

细长潜体在层化海洋内波中受扰运动建模与仿真

在船舶流体动力学和内波动力学基础上，根据定解条件，建立了层化海洋内波对水下细长潜体的作用力的数学模型，结合潜体运动方程，对细长潜体在层化流体界面波中受扰运动进行了仿真。计算结果与实验结果的比较验证了该算法的有效性。     

基于长短波非线性作用的海面建模与仿真

海面建模和仿真是检验SAR成像算法和海浪谱反演算法的重要手段。当海面长波波长大于雷达距离向分辨率时,长短波间的调制作用是海面SAR成像的决定因素。针对线性模型和已有非线性模型在反映复杂海况时存在的不足,对Longuet-Higgins模型进行扩展,提出一个长波与多个短波非线性作用的深海海面模型,并进行三维数值模拟。该模型不仅易于实现,也更容易扩展到一个长波与任意多个短波非线性作用的复杂海况建模。     

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。     

基于海浪谱的随机海浪仿真及验证

将VV＆A技术引入了海浪仿真研究。首先比较了线性叠加法和线性滤波法并对其仿真结果进行了校核，然后验证了仿真结果，并讨论了谱窗估计和最大熵谱估计两种方法在海浪谱仿真验证中的可用性，最后通过在PC机和工作站上的大量仿真试验分析了海浪视景实时仿真相匹配的网格、频率等参数的选择对帧时间的影响。研究表明上述结果在海浪仿真、验证和视景生成方面具有参考应用价值。