多介质辐射流体力学数值模拟中的并行计算研究

多介质辐射流体力学是传统的计算挑战性应用问题，对大规模并行计算机有强烈需求.近年来，在万亿次并行机的512个处理器上，对该类应用中的多介质Euler流体力学方程、辐射扩散方程、粒子输运方程、以及这些方程之间的耦合连接，开展了有效的并行数值模拟.作为连接数值模拟和并行计算机的桥梁，并行计算也得到了快速发展.文中综述了并行计算，尤其是并行算法和并行实现关键技术方面的重要进展.通过这些算法和技术，可以看出作者是如何组织和完成这些万亿次并行数值模拟应用的.     

面向测控的数字化靶场环境生成系统设计

数字化航天靶场环境生成系统是面向航天测控系统应用的可视化平台，其建模仿真是一项复杂的系统工程。立足于适应未来信息化航天靶场建设的要求，介绍了建立面向测控的数字化靶场环境生成系统的必要性，对其功能和主要特性进行分析说明，描述了系统的组成以及体系结构。对系统实现的关键技术进行分析讨论，主要包括三维地形的快速生成、基于复杂度的三维实体建模方法、分布式仿真环境的设计、人机交互方式的实现等技术难点。     

动态模拟施工导流在水利水电工程中的应用

寻求一种优化的液压处理方法和施工导流工程解决方案,利用动态仿真的方式可以很好的解决这些难题。首先,分析主要建筑物,引水建筑物和流量控制之间的复杂的约束关系。其次,时空关系模型的结构形式,如引水系统和一般框图面向分流的仿真模型的成立过程等。然后,建立相应的数值模拟方法和三维动态可视化模拟方法。此外,结合计算机技术利用计算机软件实现仿真系统平台。可以方便的显示建模过程,进行计算和可视化分析,可以有效地耦合,通过测试得知结果符合实际状态。这种方法,提出了新的理论原则和技术分析控制问题的措施,能解决建设中遇到的液压分流复杂条件下的水电工程问题。     

张拉膜结构风振响应的数值风洞模拟

膜结构作为一种风敏感结构,其风致振动需考虑流固耦合效应.建立膜结构风振响应的数值模拟平台,该平台调用已有的结构计算模块ANSYS以及流场求解模块CFX,并开发了大位移边界下的动态网格更新以及流固耦合边界的自匹配功能,从而实现了膜结构风振响应的数值模拟计算.利用该平台对工程应用较为广泛的典型张拉膜结构进行了初步风致振动响应研究.数值模拟结果显示:张拉膜结构的风振是由结构多个模态的耦合叠加所组成,其风振响应体现了结构较强的几何非线性特征;来流的风速大小、风向角以及张拉膜的预张力、矢跨比等因素都会对结构的风振响应产生一定的影响.     

基于积分方程法的确定性MIMO信道建模研究

基于电磁场的磁场积分方程方法(MFIF)和微扰理论对MIMO信道模型进行电磁建模和数值分析.数值计算中为保证计算精度和计算速度,通过分块迭代方法来处理不同天线单元之间的强耦合与弱耦合作用.以矩形口径天线为例,模拟分析了自由空间和散射环境中MIMO系统的S参数,与CST仿真结果的比较验证了该信道建模方法的正确性.     

基于弱耦合求解方法的排水管网底泥输运模拟

通过将SWMM(storm water management model)模型与底泥输运模型耦合计算实现对于排水管网底泥输运工况的模拟。利用该耦合求解方法,底泥输运过程对于管渠过流断面以及水流中污染物浓度的影响均可进行定量计算。耦合计算过程中全局时间步长由SWMM的时间步长确定,通过对底泥输运模型进行适当的调整使其适应SWMM时间步长,从而实现模拟的数值稳定性,避免了底泥输运模型出现过度沉积或过度冲刷引起数值不稳定的情况。该模拟方法通过2个案例进行了验证。通过案例的模拟结果可以看出该耦合过程可以给出稳定且合理的模拟结果,可以模拟管渠底泥的沉积及冲刷的过程以及其对于管渠过流断面及污染物浓度变化的影响。相较于单纯的SWMM模拟结果,耦合模型可以给出更加准确的模拟结果。     

基于逐层建模的电弧增材制造过程有限元仿真方法

传统的有限元仿真模式都是通过预先建立整体的几何模型,再结合单元生死技术来实现增材过程的仿真计算.由于这一模式需要预先设置好增材构件的整体尺寸及每层高度,因此不适用于需要在增材过程中优化调整工艺的复杂零件的仿真;更重要的是,增材过程逐层累积的变形量会使得计算域偏离预设位置进而出现计算不收敛的问题.为了解决增材制造的数值模拟过程中存在的上述难题,本研究提出了一种新的逐层建模的有限元计算方法.该方法采用逐层建模逐层计算的方式进行仿真计算,仿真过程与实际的增材过程一致,彻底解决了变形累积导致的计算不收敛问题的发生.首先,基于ABAQUS有限元软件,分别采用整体建模和逐层建模两种方法建立了20层的电弧增材制造(WAAM)仿真模型,并分别进行了热力耦合仿真计算.计算结果表明:逐层建模法获得的温度场和应力应变场的结果与传统整体建模法的基本一致,初步证明了所提出的逐层建模法对模拟增材过程的可行性.其次,为了分析逐层建模法对增材过程的变形累积敏感性问题,设计了一个单边约束的WAAM试验,并采用上述两种建模方法分别进行了仿真计算.计算结果表明:传统的整体建模模型计算至第2层就因为变形过大而被系统终止计算,...     

激光与平面靶耦合的非平衡辐射

利用发展的新版一维非平衡辐射流体力学RDMG程序研究了激光辐照平面金靶所产生的X光的谱特性, 并对“三温”模型的适用性进行了考察. 结果表明, 激光辐照平面金靶所产生的X光具有明显的非平衡特征; 原子模型对X光能带结构的数值模拟结果有明显影响; “三温”模型所计算出的等离子体状态、激光吸收效率及激光-X 光转换效率与非平衡多群辐射输运模型的计算结果基本一致. 表明“三温”模型在研究激光与高Z靶耦合所产生的等离子体状态以及能量分配时是适用的.     

熔体振动输运中流质混合的模拟及统计分析

对标准计量型螺槽内聚合物熔体在振动输运过程中的流质混合进行了数值研究.通过计算流体力学(CFD)软件Polyflow对振动输运流场进行数值计算和仿真模拟,运用统计学方法分析了振动输运流场中反映分布混合效果的流质拉伸率.统计结果显示,振动力场有助于提高输运熔体的均化程度,改善分布混合效果,在模拟频率范围内混合程度随频率提高而增强,但振幅存在最佳值.     

全堆芯中子输运计算方法研究现状

发展新一代反应堆物理数值计算理论和方法的目标是实现三维全堆芯Pin-by-Pin输运计算,MOC、SN、SPN是其中三种最具有代表意义的全堆芯中子输运计算方法。该研究介绍了这三种全堆芯中子输运计算方法的概念及特点,通过调研国内外研究现状比较分析了三种计算方法的计算精度、计算效率及几何适应性,总结了三种全堆芯输运方法的优缺点。最终归纳了两种具备工程应用可行性的全堆芯中子输运计算方案:(1)二维MOC耦合一维输运/节块法直接进行全堆芯输运计算;(2)采用二维MOC进行栅格计算,预制参数截面库,再运用三维SPN方法进行全堆芯输运计算。     

基于VR-Platform数字矿山仿真系统的建立与应用

基于数字矿山三维建模与虚拟现实研究理论,选用VR-Platform虚拟软件平台结合三维虚拟仿真技术,建立数字矿山仿真系统。经过收集资料,将矿山数字高程模型(DEM)导入3ds Max中进行三维仿真建模、纹理贴图、烘焙处理及灯光设置等,然后将烘焙好的模型导入VR-Platform虚拟现实软件平台进行后期加工与处理,最终实现数字矿山的多层次、多功能、多阶段综合性仿真系统服务平台。该平台对矿山的发展建设、决策部署、信息管理、科学研究等具有十分重要的意义。     

基于Web的虚拟数控系统的研究与开发

基于服务器／客户模式的的虚拟数控系统体系结构，讨论了虚拟数控系统的建模技术和基于VRML的实现方法，并指出虚拟数控机床的建模是虚拟数控加工过程仿真的实现关键．利用VRML语言、分布式对象技术和Java技术开发和建立了基于Web环境的虚拟数控系统原型。并对系统的开发平台进行了分析和介绍，同时给出了系统的运行实例．研究表明，所开发的系统是可行的和合理的．     

基于Unity3d的室内漫游仿真系统

虚拟漫游是虚拟现实技术理论的一个重要的实践与应用,在许多领域有着广泛的应用.本文以三维软件3dmax实现建模和贴图、以unity3d为虚拟现实开发平台,提出开发室内三维漫游展示系统的自由行走、飞行、对象的重置及声音和视频的处理等关键技术及具体解决方法.从而设计成可以和用户交互的、可由用户自己设计并能够按照自己的意愿漫游...     

基于Unity3D平台的三维可视化校园系统开发研究

虚拟现实技术和三维建模技术是虚拟校园建设的主要技术. 以内蒙古师范大学赛罕校区为研究区域,利用GIS、遥感、三维建模技术、图像处理等技术进行了三维建模,全面、详细、生动地描绘出了校园的三维场景. 结果表明,Unity3D平台开发出的系统具备较好的开发接口,体现较强的直观性和跨平台性等特点,为用户提供了优越的体验和视觉效果.     

基于3ds max和VRP平台的虚拟手机设计与实现

虚拟现实技术集成了计算机图形学、计算机仿真、人工智能、传感、显示、网络并行处理等技术的最新发展成果,是一种由计算机生成的高技术模拟系统。本文利用3ds max和VRP平台设计实现了一个虚拟手机平台,并在文中详细阐述了虚拟手机的设计流程,实现过程,以及在制作过程中应注意的事项,从而可以使用户在真实的手机正式发行之前,提前体验该手机的各项功能和性能,也有利于生产商更早的收集到用户对手机的意见和建议。     

虚拟现实技术在校园漫游系统中的应用

以武汉科技大学校园为对象，讨论了虚拟现实中实体建模、模型快速显示、实时漫游仿真等技术，在桌面平台下初步实现虚拟校园漫游系统。     

三维实体造型技术在船舶与海洋工程专业实验教学中的应用

本文开发了一套适合于船舶与海洋工程专业实验教学的虚拟实验平台,分析了本专业教学计划中重要的教学实践环节——实验教学的重要性和目前发展状况。介绍了传统三维曲面和实体造型方法,并将NURBS曲面造型方法应用于某船体和海洋平台模型的结构仿真。实践表明,该系统可应用于船舶与海洋工程专业中实验环节的辅助教学。     

虚拟电站岗位技能培训平台的研究与实现

介绍了以安徽皖能合肥发电厂为原型开发的600 M W 虚拟电站岗位技能培训平台系统。利用3DM ax和Virtools为开发工具,采用虚拟现实技术,充分利用三维图形、三维动画和声音等多媒体表现形式,实现了三维虚拟火电厂的全方位场景漫游,主要设备的虚拟拆装、结构展示及工作原理介绍;同时实现了火电机组二维DCS仿真与三维仿真的交互实时通信;能够为电力院校进行虚实结合的“校中厂”模式仿真教学和600 M W级超临界火电机组运行人员的培训提供帮助。     

基于OpenGL的虚拟环境建模技术的研究

文中讨论了基于几何和基于图像的虚拟环境建模技术,并以此开发出一个虚拟环境的建模系统.系统以OpenGL和Visual C 6.0为开发平台,可方便的进行虚拟场景的建模,并具有光照、纹理映射等真实感增强处理方法.建立的虚拟场景立体视觉效果明显,且兼顾了场景的实时性和可交互性.     

压气机虚拟试验仿真平台设计与实现

针对开展压气机特性自主实验要求和节约实验成本,结合虚拟现实和可视化技术,并通过VC 软件开发平台和OpenGL图形软件接口,建立了压气机虚拟仿真平台软件系统。该平台的实现可以进行压气机特性实验、压气机性能预测,同时该软件系统还营造了一种逼真的实验环境,为实验教学、操作培训以及设计验证、仿真研究等提供了可靠、经济和有效的手段。