基于粒子系统的战场环境特效仿真

基于粒子系统的特效仿真是虚拟战场环境可视化仿真中的一个重要环节。文章首先阐述了粒子系统的原理,然后根据粒子系统原理为虚拟战场环境中爆炸、火焰、云彩、烟雾、尾迹、雨雪等不规则景物建立了粒子系统模型,最后文章还分析了基于粒子系统的特效仿真中的动态链表、三角函数链表、实时性等关键技术。战场环境特效仿真为分布式虚拟战场环境提高了逼真度。     

粒子系统的频率层次模型

为了提高粒子系统进行自然场景仿真应用的效率，提出了频率层次模型（Level of Frequency,即LOF)。在分析了各种基于粒子系统的自然现象(如雨、雪、云彩等)的表现特征之后，可以赋予各种粒子集以不同的刷新频率即建立频率层次模型。根据频率层次模型，可以使有限的计算资源实现重新分配，从而达到更佳表现效果。另外，粒子系统的频率层次模型的提出，使得自然场景仿真可以按不同频率进行任务分割，从而有利于将来进一步实现并行处理。     

舰船舷侧在水下接触爆炸作用下的数值仿真

利用LS-DYNA对舰船舷侧防护体系在接触爆炸作用下的破坏进行数值仿真模拟。通过改变舷侧防护体系中空舱和液舱的大小,探讨如何提高舷侧整体防护能力。分别分析了各种情况下板的破口半径和压力时间曲线等数值模拟结果,得出加大空舱尺寸对爆轰波衰减更加明显的结论,从而为提高舰船舷侧整体防护能力提供了依据。     

Vega Prime实时视景仿真中粒子系统的应用研究

介绍了利用粒子系统方法模拟动态自然景物的基本步骤。应用了VegaPrime实时视景仿真软件中的粒子系统,通过设置粒子系统的颜色、亮度、透明度、形状、纹理、大小、速度和位置,逼真的模拟了火焰和烟雾的特效。通过将火焰粒子系统在发射坐标系中的速度转换到场景坐标系中,实现了火焰随着发射装置的随动。     

基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

运动弹性杆的一类数值仿真算法

研究运动弹性杆的数学建模和数值仿真问题。通过在截面主轴坐标系下建立利用剪切拉伸向量描述的运动弹性杆的动力学模型,给出基于谱方法的高精度数值离散方法并给出仿真结果的动态矢量描述,得到了精度较高且计算简单的数值仿真算法。     

柱形杆高速碰撞薄靶板的数值仿真

探讨了SPH数值仿真算法的基本原理及该算法的优缺点；采用该算法对柱形杆高速碰撞钢制薄靶板过程中的击穿、粒子飞溅及碎片云的形成进行了数值仿真；解决了四棱柱形钢杆SPH粒子单元模型的建立问题，分析了作用过程的物理机理；表明SPH算法适用于解决高速冲击动力学问题，模拟和预测材料在高速碰撞下的瞬态响应。     

虚拟视景系统中粒子系统的接口设计与实现

介绍了粒子系统的基本原理和应用,利用面向对象技术的核心思想,针对粒子系统研究分散的现状,对多种已经实现了的粒子系统进行了集成,对粒子系统进行系统的集成和封装,使其模块化,形成了一个方便扩展易于移植容易扩展的粒子系统模块,可方便的用于视景仿真系统中。给出了粒子系统建模的接口定义及层次结构关系,统一了粒子系统模块的应用程序接口,并给出了一些具体应用。     

利用模型算法控制提高模拟器运动性能的仿真研究

本文讨论了旨在提高三自由度模拟器运动系统的响应性能问题。通过对系统进行数字仿真分析,确认采用模型算法控制可提高系统的响应性能及整个系统的鲁棒性。文中绘出了仿真运算的结果。     

HLA架构下数值仿真与视景仿真集成方法的研究

以国产CZ系列运载火箭为研究对象,开发了基于HLA体系架构的全数字飞行仿真系统.通过建立运载火箭控制系统的数值仿真模型,围绕"模型实时驱动"这一核心功能设计了运载火箭全数字飞行仿真系统的框架结构并对其实现方法进行了描述,开发了Matlab-RTI中间件和OGRE- RTI适配器,较好地解决了数值仿真与视景仿真在HLA体系中的集成并保证了系统的实时性.应用集成方法完成的火箭飞行仿真系统已应用于西昌卫星发射中心的测发训练中,取得了较好的应用效果.     

地下水系统准三维流场数值模拟与流场宏观调控

郑州市长期过量开采地下水致使地下水位大幅度下降,由此引发了一系列水环境问题：１）区域地下水降落漏斗形成并不断扩展;２）大幅度增加供水难度和费用;３）导致水环境质量恶化;４）诱发地面塌陷和沉降．研究区内地下水系统（＜２５０米）可概化为浅层地下水系统和中深层地下水系统,两者通过弱透水层系统发生水力联系．本项研究根据抽象出的研究区地下水系统概念模型,建立了地下水流场准三维模拟模型．经模型校正和识别后对研究区地下水流场做了数值预报,并基于此提出流场宏观调控技术方案     

双稳系统数值仿真模型的稳定性分析

数值仿真方法是双稳系统输出特性研究中经常使用的方法。双稳系统离散模型的稳定性分析是对其进行数值仿真研究的基础．以前的研究未能给出模型的稳定性条件。通过理论推导，分析并得到了双稳系统数值仿真模型在不同参数取值下的稳定性条件．在此基础上进行了数值仿真试验，数值仿真结果与理论分析结果相一致，为双稳系统数值仿真研究时的参数选择提供了依据。     

实时数值仿真几类并行与串行算法的特性分析

针对动力学系统实时数值仿真,分析了实时数值仿真的特点,概述了实时数值仿真算法的一般的构造思想.重点讨论和分析了几类实时数值仿真的并行算法的具体构造思想、方法,收敛阶、数值稳定性、加速比、并行效率、应用的特性.类似地分析了几类实时数值仿真的串行算法的构造特点、快速性、数值稳定性和计算复杂性等.并指出了进一步的研究方向.     

起重船吊物系统动力响应仿真分析

起重船在波浪的作用下会引起吊重的大幅摆动,从而导致海上作业被迫停工.根据拉格朗日方程建立了吊物摆振三维非线性动力学模型,其中考虑了起重机吊重的升降运动等操作.采用数值仿真的方法对吊重的动力响应进行了研究,结果表明吊索长度、起吊速度以及激励频率等因素对吊物系统动力响应有重要影响,且吊重的面内、外摆角之间存在相互耦合作用.得到的结论可用于起重船吊物系统振动的预测与控制.     

基于集总电感传输线建模的控制系统数字仿真

应用集总电感元件的传输线建模方法(TLM)构造了一种基于数值求解微分方程的数字仿真算法。通过把状态变量对应于电感中的电流，利用电感元件的传输线模型得到状态方程的仿真模型来实现控制系统的数字仿真计算。由于TLM方法是以传输线的等效无源线性网络作为建模基础，从而使算法具有无条件的数值稳定性。     

Bouc-Wen滞回系统动力学特性的仿真研究

Bouc-Wen滞回模型包含了非线性阻尼和非线性刚度，对各种光滑的滞回曲线都能较好的近似描述，在工程中得到了广泛应用。在不同参数下，Bouc-Wen滞回模型使系统具有软或硬式响应特性，导致系统有非线性振动特性。本文利用数值仿真技术，研究了不同参数下单自由度Bouc-Wen滞回系统稳态振动最大振幅与频率之间的关系，并分析了Bouc-Wen滞回参数对滞回振动系统的分叉与混沌的影响，发现一些新的现象。     

基于GIS的煤矿数字工作面仿真系统的研究

利用GIS技术、图形建模技术、可视化技术、动画技术及数据库技术,结合Visual C++6.0和OpenGL,建立了煤矿数字工作面仿真系统.系统设计数据采集、数据库、模型库、仿真控制中心、可视化输出和自动化控制六个功能模块,建立了基于GIS煤矿数字工作面仿真系统结构及数据库框架.系统以皮带巷道、采煤工艺、通风设施为例,分析了物理模型及交互控制下的可视化输出实现过程.系统以采煤机摇臂自动调高为例,分析了自动控制软件结构.系统的实现为以后整个矿井的仿真及数字化建设提供了可行的思路和方法.