基于CA的离散粒子系统仿真和显示研究

综合考虑计算的效率,根据真实存在的离散粒子系统的特点,进行元胞自动机模型的建立和规则设计,并以一个三维螺旋空间为例进行仿真和分析。实例表明,该方法在三维复杂空间中运行,元胞自动机模型能定性地体现粒子之间的碰撞和摩擦现象。该方法可以用于动态显示三维离散粒子系统的演化过程,计算效率优于传统的离散单元法.     

基于元胞自动机的地下水突出与漫延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿水灾发生时水灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中，用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统，用元胞来描述突水漫延能量单元，该单元用突水漫延速度和含水量等状态参数来描述。在仿真过程中，可以获得大量关于水灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度的量化指标及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来，在形象、直观、真实的条件下完成水灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

基于元胞自动机的林火蔓延三维模拟仿真研究

为了在虚拟三维环境中模拟出森林火灾的发展蔓延状态,利用三维引擎进行仿真研究。说明了三维元胞的定义、状态、邻域和转换规则函数;通过求得林火蔓延公式的参数在在8个邻域方向上的分量,得到林火蔓延公式在相应方向上的分量公式。利用Unity3D三维引擎建立野外三维地形,通过不断调整其自带粒子系统的参数,建立适用于不同条件的火焰库和烟雾库,输入气象因素后即可实现林火在三维环境下的模拟蔓延。将野外实地点烧数据与模拟效果进行对比,可以看出模拟的效果与实地点烧相近,模拟效果符合要求。     

基于元胞自动机的城市交通流仿真系统

利用元胞自动机理论，建立了单车道及交叉路口交通流模型。为了使用户直观的了解交通运行状况，以便采取有效的优化措施对交通进行管理，设计并实现了城市交通流仿真系统。该系统具有优化功能，能够通过对数据的分析，产生交通管理的优化策略，对优化城市交通提出可供借鉴的措施。     

隧道火灾疏散模型实时仿真算法的实现

由于隧道火灾的人员疏散难题,提出一种基于网格选择的隧道火灾人员疏散模型算法,设计了人员类型、奔跑速度、奔跑方向、人员所在环境等疏散属性参数,建立基于网格化离散场变量和坐标值的仿真模型。该算法克服了常用的元胞自动机算法计算量大,实时仿真比较困难的缺点。最后,利用Open Inventor进行了计算机仿真,并应用该仿真模型进行了分析,从逃生通道对疏散时间的影响及诱导标志设计对疏散时间的影响两方面验证了模型的有效性,并可直观地为安全疏散设计提供理论依据。     

基于局部力场的粒子系统仿真

粒子系统是迄今为止被认为模拟不规则模糊物体最成功的一种图形生成算法。该文首先是对粒子系统的关键技术及其发展进行简要地论述。然后针对粒子系统的实时性与真实感的问题提出一种局部力场的方法。这种方法的实现并不是让每一个力场都作用于所有粒子,而是让其有一定的作用范围,当粒子进入到这个范围后才受到本力场作用。如此可以减少复杂度,而且能较灵活地实现多种多样的行为效果。最后该文应用这种方法实现了礼花、火焰、烟等几个典型的粒子系统实例,并对实现中的关键技术进行了详细论述。     

基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合;以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多;该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。     

森林火灾蔓延的三维实时仿真

本文着眼于林火行为的预测预报及林火蔓延模拟的三维动态可视化问题,探讨了森林火灾蔓延三维仿真思路,采用了一种适合林火的火焰和烟雾模拟生成方法.作者以福建省漳浦林业地区的实际情况为例,创建了三维林火蔓延模型,利用VEGA三维实时仿真平台,实现了火灾蔓延三维动态仿真.最后,本文就林火蔓延模型和蔓延模拟的发展前景做了简要探讨.     

基于粒子系统的织物仿真模拟

以粒子系统为建模基础，根据织物悬垂变形的基本特征，通过构造弯曲、剪切等内在影响因素和重力等外部约束条件，并结合经典力学的刚休碰撞理论，计算织物模型与其它物体间的碰撞与接触，从而生成动态量垂仿真图形。     

基于粒子系统的爆炸效果仿真研究

针对目前诸如军事、铁路等领域事故爆炸仿真模型运算复杂、仿真效果较差的问题,提出了改进的仿真模型,该模型以粒子系统为基础,用定性、定量的随机变化模型代替爆炸物理过程的流体模型。将粒子发射速度参数与随机扰动速度参数相结合,建立通用仿真模型,通过给定不同的参数形成烟雾、火焰与爆炸碎片的具体仿真模型,可以有效降低爆炸效果模拟的计算复杂度。实验证明,该方法运算速度快,真实感强,可以满足各种爆炸效果的仿真需求。     

复杂网络病毒传播元胞自动机模型及研究

为了研究免疫有效时间对复杂网络中病毒传播的影响,基于元胞自动机建立复杂网络不完全免疫的病毒传播模型,并分别在最近邻耦合网络、Erdos-Renyi随机网络、Watts-Strogatz小世界网络和Barabasi-Albert无标度网络中进行仿真研究。结果表明：节点免疫有效时间的增大,能够有效地遏制复杂网络病毒传播范围并增大病毒传播阈值。     

基于元胞自动机和模糊理论的人群疏散仿真

基于元胞自动机和模糊理论建立了人群疏散模型,对教学楼内的人群疏散过程进行了模拟。该模型根据人员对建筑物的熟悉程度、周围人员的吸引力设计元胞行为准则,并且采用模糊隶属度定义人员的体能状态及人员对环境的熟悉程度。实验结果表明,该仿真模型能够较好地模拟紧急状况下的人群疏散过程。     

基于GPU的元胞自动机熔岩流动模拟

为解决基于元胞自动机进行熔岩流动模拟的计算效率问题,提出一种应用在元胞自动机上的GPU并行计算方法。将元胞自动机中每一个方形网格映射到GPU的一个逻辑计算单元上,通过并行计算,提高模拟的效率,解决传统串行计算方法的不足,使模拟达到实时性。模拟结果表明,在元胞自动机的物理模型理论基础上,用GPU并行计算进行加速,在模拟效果和时间效率上均取得了良好的效果。     

基于元胞自动机的传染病传播模型研究

从复杂适应系统的观点,通过建立元胞自动机模型的方法模拟疾病传播这个复杂的过程.并对SARS地传播过程成功地进行了模拟。同时以此为基础针对可能对传染病产生影响的几种因素作了具体地考察,如人员的移动、及时就医等,考察这些因素对控制传染病达到稳定的具体影响,并给出一些控制这类问题的建议。     

基于元胞自动机的洪泽湖洪水蔓延模型研究

分析了元胞自动机的基本原理和构成,利用元胞自动机原理建立了洪泽湖洪水蔓延模型。模型以栅格空间数据结构作为基础,采用二维元胞自动机模型,确定了元胞空间和元胞状态,建立了洪泽湖洪水蔓延的规则,并根据规则以9邻域方式进行元胞状态的更新。选择性地测试了洪水蔓延模型的计算结果,模型计算数据与实际数据的比较表明,二维元胞自动机模型能够更为简单、快速地模拟洪泽湖洪水的蔓延。     

基于耦合混沌系统和细胞自动机的图像加密算法

提出一种基于耦合混沌系统和细胞自动机的加密方法。耦合混沌系统比单一混沌系统具有更复杂的动力学特性,可以增大密钥空间,提高加密系统的安全性;利用耦合触发细胞自动机实现明文分块的并行加密,提高加/解密速度,改进置乱效果。加密时首先经过混沌加密,然后利用混沌序列产生反转规则,由细胞自动机再次加密;解密过程正好相反。实验表明,这种混合加密方法具有更大的密钥空间和更好的置乱效果,能够有效抵抗蛮力攻击和差分分析攻击。     

元胞自动机方法在MEMS工艺模拟中的应用

随着计算机技术的发展和MEMS(micro-electro-mechanical system)自身发展的需要,应用元胞自动机方法模拟MEMS加工工艺的研究发展迅速.首先,简要介绍了元胞自动机原理,然后,综述了元胞自动机方法在MEMS工艺模拟中的应用现状,分析了应用元胞自动机方法模拟MEMS加工工艺的前景和方向.     

基于视频序列的火焰模拟

在现有火焰模拟方法的基础上,提出了基于视频序列的火焰模拟方法.该方法首先用火焰视频帧图像提取火焰边界,然后用提取出来的边界对火焰形状建模,并在相邻模型间进行线性插值,获得火焰燃烧过程的形状变化3D动态模型,最后用粒子系统模拟,给出了具体的模拟步骤和实际的模拟效果.