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柴油机喷雾数值模拟结果实时可视化系统研究

任艳芳  
【摘要】:柴油机喷雾混合过程的三维数值模拟是一门蓬勃发展的学科。喷雾过程的数值模拟除了必须以计算流体力学的通用理论和方法为基础之外,还必须相应地建立和发展其独特的模型、方法和技巧。将喷雾数值模拟这样的大规模计算问题的海量数据采用可视化的方式表达,变为可以直接观察和直观理解的视觉信息,是研究者理解复杂喷雾现象和数据的有效手段。通过可视化的喷雾数据图像,有助于我们检验计算方法和计算模型的合理性,适时做出相应的调整或优化,指导科研工作的研究方向。 现有的CFD后处理软件功能已基本完善,但在实时性和真实性方面亟需改进。本文正是基于实时性和真实性的特点,通过应用计算机图形模拟的表示方式将数学模型在计算机上求解的结果直观地在虚拟场景中显示出来。在综合考虑各种视觉效果的前提下,采用三维空间的可视化对象来表示计算数据,完成数据映射到可视化对象的各种视觉属性上,并将可视化对象放置在场景中,使用户在具有沉浸感的视觉效果中可以直观地观察到计算结果。在系统实现的过程中,提出了程序自动建模的概念和方法,在计算与显示的数据传输、显示的实时性等方面进行了开拓性研究。本文采用3DS MAX和Max Script语言作为设计工具,应用图形函数绘制喷雾粒子,分析了影响模拟效果的因素,提高了系统运行的实时性和真实性。建立图形用户界面,提供交互控制和数据显示功能,完善了集实时计算与显示一体的柴油机喷雾数值模拟结果可视化系统。三维可视化技术为柴油机数值模拟方案的论证提供了新的工具。


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