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基于数值模拟的注浆过程三维动态可视化

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2017年第8期50卷 788-795页

作者：王乾伟钟登华佟大威敖雪菲王青松天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

数值模拟是研究注浆过程的重要手段之一,但是数值模拟无法动态展示注浆全过程.为解决这一问题,本文对注浆全过程进行三维动态可视化,从而使得"不可见"的注浆过程变得"可见",为注浆工程质量管理提供强有力的技术支持.基于耦合FVM法的混... 详细信息

数值模拟是研究注浆过程的重要手段之一,但是数值模拟无法动态展示注浆全过程.为解决这一问题,本文对注浆全过程进行三维动态可视化,从而使得"不可见"的注浆过程变得"可见",为注浆工程质量管理提供强有力的技术支持.基于耦合FVM法的混合模型,本文对注浆全过程进行了三维数值模拟,得到了注浆浆液时空分布规律;结合TIN算法、边界表达技术和NURBS简化技术,建立了注浆区域内的工程地质三维统一模型;基于数值模拟成果和工程地质三维统一模型,本文应用网格曲面重建技术、虚实耦合技术、纹理映射技术对注浆全过程进行三维动态可视化.工程实例研究表明三维可视化方法能真实、直观地反映注浆过程中浆液的扩散变化过程.

关键词：注浆三维地质模型网格曲面重建技术虚实耦合三维动态可视化

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预混燃烧火焰的光偏折层析三维动态可视化

光电子．激光 2015年第10期26卷 1947-1952页

作者：张斌刘志刚赵敏敏青岛科技大学机电工程学院山东青岛266061

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和同光路条件的动态采样。构建适用于少数投影光偏... 详细信息

使用光偏折层析(CT)方法研究了非稳态预混燃烧流场的参数测量及火焰结构表征。建立了适用于瞬态流场层析的叠栅光偏折投影条纹图有序阵列采样系统,实现了单光栅副、单CCD、多方向、同时和同光路条件的动态采样。构建适用于少数投影光偏折计算层析的混合正则化重建算法。实验测量中,对C4H10/空气预混燃烧流场进行6视角动态采样,使用混合正则化算法对燃烧流场进行截面二维温度分布重建,使用Sobel梯度算子进行火焰内外区域温度分布的阈值分割。对4个不同时刻共计150条莫尔条纹进行信息提取并重建出20个截面的温度分布,使用移动立方体面绘制算法和光线投射体绘制算法对三维体数据进行显示,实现了燃烧流场参量分布及火焰结构的三维动态可视化。

关键词：测量三维动态可视化光偏折层析(CT) 预混燃烧阵列投影采样

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三维动态可视化吊装信息系统的研究与实现

三维动态可视化吊装信息系统的研究与实现

作者：赵洪林河北工程大学

学位级别：硕士

随着建筑业的飞速发展,吊装环境变得越来越复杂,吊装设备的种类、规格越来越多,对吊装作业的要求越来越高,因而对吊装选型方案的确定、路径的规划、过程的模拟、信息的管理等方面也提出了更高的要求,然而传统的吊装方案、路径规划、管... 详细信息

随着建筑业的飞速发展,吊装环境变得越来越复杂,吊装设备的种类、规格越来越多,对吊装作业的要求越来越高,因而对吊装选型方案的确定、路径的规划、过程的模拟、信息的管理等方面也提出了更高的要求,然而传统的吊装方案、路径规划、管理方式需要较多经验支持,缺乏较为实用的吊装信息系统,且存在一定安全隐患。为了解决上述问题,文中在对现有的吊装方案、路径规划、管理方式、信息系统等方面调研的基础上,首先对吊装设备的选型问题进行了研究,并从两个方面对其进行了改进。一是,从安全、效率、成本等方面进行考虑,改进了选型流程;二是,基于结构熵权法和价值工程原理,提出了一种起重机价值评定方法,通过定性与定量分析相结合的方式,对起重机的工程价值进行评定,使确定的选型方案在符合安全规范的同时更具有合理性。其次,针对三维场景下实际的吊装路径规划需求问题,对处理高维空间、复杂环境问题时常用的路径规划算法进行了分析,以增加探索的方向性为出发点,对传统的RRT-Connect进行了改进。利用Unity 3D及虚拟现实技术搭建了三维场景,并进行了三维场景下的模拟实验。实验结果表明,改进的RRT-Connect算法在拥有高成功率的同时,在规划用时、路径长度、节点数量、碰撞检测次数方面都有了显著的提升,有效地提升了吊装路径规划的效率。最后,在上述研究的基础上,通过对用户的需求进行分析,利用.NET技术、My SQL数据库以及Web GL技术,设计实现了三维动态可视化吊装信息系统。实现了对三维场景下的吊装过程进行交互,提高了吊装项目的管理效率,节约人力等成本。文中实现的三维动态可视化吊装信息系统,其对吊装信息的有效管理、吊装设备的可靠选型、吊装路径的合理规划和吊装过程的三维动态可视化,经有关企业人员的使用,在生产中得到了有效验证,解决实现了目前没有完整的三维可视化吊装信息系统问题。

关键词：吊装设备选型路径规划信息系统三维动态可视化

基于Vega Prime的流场三维动态可视化研究

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长江科学院院报 2010年第1期27卷 1-3,8页

作者：谭德宝叶松黄艳芳夏煜长江科学院空间信息技术应用研究所武汉430010 长江勘察规划设计研究院工程数字仿真中心武汉430010

基于数学模型的洪水演进计算输出结果通常表达为数值表示的水位流速场,为了探寻洪水演进的规律,借助可视化的手段将数据进行了基于图像图形的直观表达;同时以虚拟现实平台软件Vega Prime为基础,分析了实现流场动态可视化的技术框架、实... 详细信息

基于数学模型的洪水演进计算输出结果通常表达为数值表示的水位流速场,为了探寻洪水演进的规律,借助可视化的手段将数据进行了基于图像图形的直观表达;同时以虚拟现实平台软件Vega Prime为基础,分析了实现流场动态可视化的技术框架、实现方法,并通过实例对该方法进行了验证。结果表明,该方法能较好地实现流场的可视化表现,可用于超大流量天然河道洪水演进模拟。

关键词：三维动态可视化洪水演进流场矢量场

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多平台混凝土坝施工三维动态可视化研究

中国农村水利水电 2015年第7期 140-141,145页

作者：唐松强申明亮丁栗武汉大学水利水电学院武汉430072

介绍混凝土坝施工三维动态可视化仿真系统的分析、建模与实现过程,提出多平台混凝土坝施工三维动态可视化技术,并结合案例对混凝土坝浇筑过程的三维动态可视化予以具体应用。

关键词：多平台混凝土坝三维动态可视化

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三维动态可视化技术在水利工程中的应用研究

工程技术研究 2020年第8期5卷 129-130页

作者：杨庆运山东水利建设集团有限公司山东济南250109

经济发展不仅提高了基建需求,而且促进了三维动态可视化技术等先进科学技术在地质、测绘等科学领域和水利工程基建中的应用,现阶段的三维动态可视化技术在水利工程的应用还处于方法探索阶段。文章主要以三维动态可视化技术的基本原理和... 详细信息

经济发展不仅提高了基建需求,而且促进了三维动态可视化技术等先进科学技术在地质、测绘等科学领域和水利工程基建中的应用,现阶段的三维动态可视化技术在水利工程的应用还处于方法探索阶段。文章主要以三维动态可视化技术的基本原理和发展现状为讨论依据,对水利工程的三维可视化系统构建方法进行探索,对三维动态可视图技术在水利工程的应用进行分析。

关键词：三维动态可视化水利工程应用

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时空数据的三维动态可视化技术研究

时空数据的三维动态可视化技术研究

作者：欧阳斯达中国测绘科学研究院

学位级别：硕士

时态地理信息系统的应用需要以时空数据的可视化作为基础,所以论文的研究目的在于实现时空数据的三维动态可视化,通过将现有的计算机动态可视化技术应用于时态GIS中,真实的生动的反映时空数据的时空信息和变化过程。论文的主要研究内容... 详细信息

时态地理信息系统的应用需要以时空数据的可视化作为基础,所以论文的研究目的在于实现时空数据的三维动态可视化,通过将现有的计算机动态可视化技术应用于时态GIS中,真实的生动的反映时空数据的时空信息和变化过程。论文的主要研究内容包括:(1)对已有的三维和动态可视化技术做针对性的研究,并分析时空数据的内容、描述方法与特点,从而提出时空数据的三维动态可视化的具体需求及评价指标;(2)研究并设计可行的时空数据的三维动态可视化技术策略;(3)研究并设计通用的三维时空数据模型及多源数据的时空建模技术,以完成可视化的数据准备;(4)研究并设计时空筛选机制;(5)研究实践时空过程模拟方法;(6)研究实践了速度优化手段。在以上研究的基础上,研发时空数据三维动态可视化应用系统,并通过两个应用案例实现时空数据的三维动态可视化与基于三维动态可视化的时空分析方法,最终得到可行的实用的时空数据的三维动态可视化技术方法。论文所得到的时空数据三维动态可视化技术,不仅实现了三维GIS与时态GIS的结合,而且可以应用于多种时空数据的可视化,并得到准确的流畅的可视化结果。进一步的以基于插值和基于粒子系统的时空过程模拟后,能逼真的重现时空数据的发展变化过程。

关键词：时空数据时空建模时空筛选时空过程模拟三维动态可视化

基于虚幻引擎的山洪灾害三维动态可视化仿真方法研究

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基于虚幻引擎的山洪灾害三维动态可视化仿真方法研究

作者：邝燊楠福建师范大学

学位级别：硕士

山洪灾害是我国发生频率高、危害范围广、对国民经济影响最为严重的自然灾害,其往往具体有突发性、破坏力大、预测困难等特点,严重危害人民生命财产安全。近年来,在地理信息系统、计算机科学与技术、水文水动力学的高速发展下,结合虚拟... 详细信息

山洪灾害是我国发生频率高、危害范围广、对国民经济影响最为严重的自然灾害,其往往具体有突发性、破坏力大、预测困难等特点,严重危害人民生命财产安全。近年来,在地理信息系统、计算机科学与技术、水文水动力学的高速发展下,结合虚拟仿真技术对山洪灾害进行三维动态可视化模拟,有利于生动逼真、科学高效地还原灾害发生的过程,为灾害分析提供科学依据,对防灾减灾的科普推广宣传具有重要意义。现有的关于山洪灾害可视化仿真模拟多为二维或三维静态模型的示意性表达,存在真实感不足且模拟效率普遍不高的问题,针对以上两点不足,本文基于游戏引擎,使用其中材质系统、粒子系统等系统并结合浅水方程、插值等数学知识构建了一套洪水可视化模拟方法;再叠加利用地形系统构建的灾害地理场景,实现了山洪灾害的三维动态可视化;针对计算机软硬件条件限制的现状,提出了一套可视化优化方案,并通过优化实验验证了方案的优化效果,最后研发原型系统,验证了方法和优化方案的有效性、可行性,对科普推广具有重要的应用价值。本文的研究工作包括以下三个方面:(1)山洪灾害三维动态可视化山洪灾害三维动态可视化包括利用浅水方程对山洪灾害进行流体模拟和对模拟结果进行三维可视化渲染。基于游戏引擎,使用高度场均匀网格法,利用其交错网格存储流体表面高度、流体速度等物理量,然后通过半拉格朗日法显式求解浅水方程,从而使得计算效率大幅提高以满足大规模山洪灾害的实时模拟。通过顶点高度位移贴图和曲面细分的方法从空间离散的模拟数据重建一个连续的水表面,然后利用水体渲染的着色技术模拟水体的漫反射、镜面反射、折射等现象。再结合HEC-HMS水文模型和历史水文降雨等数据计算出溪源水库出水口的流速流量数据,当做水库下游流域山洪灾害模拟的初始参数,再叠加流域区域三维场景最终实现山洪灾害三维动态可视化。(2)洪水可视化优化及实验分析针对计算机条件限制与已有研究成果的矛盾进行了分析,从增加洪水真实感角度出发,通过提升视觉和固液交互效果,对包括摩擦力、阻尼、浮力、水面颜色、水面重建网格大小等参数进行调整;从提高模拟计算效率和渲染效率出发,对包括模拟网格大小、表面重建插值算法等参数进行调整;以实验研究法为主要手段,验证了优化方案的有效性,最终设计出一套山洪灾害可视化优化方案,进一步提升了可视化表达的真实感和效率。(3)原型系统研发与可视化评价选取山洪灾害真实案例作为原型,基于本文研究的山洪灾害三维可视化及优化方法,研发原型系统,并对系统的可视化效果进行了评价,验证本文所述方法的可行性、普适性和应用价值。

关键词：山洪灾害仿真流体模拟三维动态可视化游戏引擎

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滑坡演进过程三维动态可视化关键技术

滑坡演进过程三维动态可视化关键技术

作者：彭棋西南交通大学

学位级别：硕士

滑坡灾害因其预测困难、破坏性大、作用时间短等特点,往往给灾区人民的生命与财产安全带来极大的威胁与损害。利用灾区多源、多时相遥感数据构建灾区三维地理场景,对滑坡灾害的演进过程进行三维动态可视化模拟,有助于还原灾害发生过程... 详细信息

滑坡灾害因其预测困难、破坏性大、作用时间短等特点,往往给灾区人民的生命与财产安全带来极大的威胁与损害。利用灾区多源、多时相遥感数据构建灾区三维地理场景,对滑坡灾害的演进过程进行三维动态可视化模拟,有助于还原灾害发生过程、获取灾情信息、分析破坏程度,并为进一步的灾情应急处理、灾后救援与重建工作提供科学依据。针对现有滑坡灾害演进过程三维动态可视化方法存在的滑坡过程模拟结果真实感不足、可视化渲染效率低下等问题,本文通过探索顾及物理特性的时序性滑坡体暂态三维模型计算和研究高效的模型调度与场景渲染技术,设计研发了一种注重滑坡灾害演进过程真实感与高效性表达的三维动态可视化原型系统。本文的研究内容和成果主要包括以下四个方面:1.分析网格法和无网格法在滑坡运动的数值计算中存在的缺陷与不足,结合滑坡运动过程流体化理论体系,提出以质点网格法作为滑坡运动过程的数值计算技术方法,并基于Marching Cubes算法对数值计算结果进行三角网模型构建实现顾及物理特性的滑坡运动时空过程模拟;2.通过多源、多时相遥感数据提取滑坡灾害基本的地理特征信息,包括发生滑动的地质体范围与滑坡发生后地质体的覆盖范围等,并提出一种基于这些遥感数据和滑坡灾害特征信息的初始化滑坡体三维模型与滑坡道三维模型的构建技术;3.提出基于地形数据和影像数据的灾区虚拟三维地理场景构建技术,设计实现时序高动态滑坡体三维模型的高效调度技术,实现高真实感、高效率的滑坡灾害演进过程三维动态可视化表达;4.研发时序性滑坡体暂态三维模型计算和滑坡过程三维动态可视化原型系统软件,并选择2017年6月24日发生在四川省茂县新磨村境内的特大山体滑坡进行案例试验分析。实验表明,本文所设计研发的滑坡灾害演进过程三维动态可视化系统可以很好地实现滑坡过程的动态展示,较现有的方法与系统具备滑坡过程表达更具真实感、模型调度与场景渲染更具高效性等特点。

关键词：三维动态可视化滑坡演进过程质点网格法遥感