發(fā)布時間：2021-02-19 10:45

　　都江堰是中國古代重要科技發(fā)明,是傳統(tǒng)治水文化的典型代表,其中蘊(yùn)涵著豐富的歷史經(jīng)驗與智慧,具有極大的價值。都江堰工程順應(yīng)岷江的水文規(guī)律和地理特點,尊重自然、順應(yīng)自然規(guī)律的理念貫穿工程始終,使其禁得起上千年的時間考驗。為提高大眾對于都江堰的認(rèn)知,宣傳都江堰的水利文化,本文以都江堰三大水利工程寶瓶口、魚嘴、飛沙堰為研究對象,結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù),設(shè)計都江堰虛擬漫游系統(tǒng),讓用戶能夠在遠(yuǎn)距離瀏覽都江堰,并獲取都江堰的相關(guān)知識。為了更好地說明都江堰的水利原理,本文開展了都江堰流域的仿真,采用光滑粒子流體動力學(xué)方法模擬水流在魚嘴、飛沙堰處的運(yùn)動規(guī)律。本文介紹了都江堰虛擬漫游系統(tǒng)設(shè)計以及流體仿真的背景和研究意義,同時研究了流體仿真、光滑粒子流體動力學(xué)、都江堰數(shù)字化以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展。在此基礎(chǔ)上,完成本文的研究工作,具體工作如下:首先,分析了當(dāng)前光滑粒子流體動力學(xué)的基本方法以及基本思路,總結(jié)了當(dāng)前光滑粒子流體動力學(xué)方法中主流的周邊粒子搜索方法以及邊界處理方法。同時,本文在PCISPH方法基礎(chǔ)上,提出GPU改進(jìn)思路。依托此方法,完成都江堰三大水利工程的仿真,以此驗證都江堰三大工程的科學(xué)性。其次,在仿... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

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可以具體分為波浪位移的波數(shù)譜、波傾角譜以及方差譜。它將大范圍的水面波浪視為多個波的疊加，這些波有不同的波長、不同的振幅、不同的周期以及不同的相位，通過控制這些波的參數(shù)，結(jié)合有限振幅波理論、微小振幅波理論，最終生成可以不斷變化的波浪。Tessendorf 等人利用快速傅里葉變換對波進(jìn)行控制，能夠生成波幅穩(wěn)定的大規(guī)模海面（渲染效果如圖 1-2 所示）[17]。Jeschke 等人提出了一種波面跟蹤算法，通過結(jié)合歐拉方法與傅里葉頻譜法兩種方法，來豐富水面細(xì)節(jié)的表達(dá)（渲染效果如圖 1-3 所示）[18]。Frechot 采集了不同天氣狀況下海面的數(shù)據(jù)，對不同情況下的波浪譜、能量場以及高度場的關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化，使得生成的海面效果更具有真實感[19]。黃玲等人在 Gerstner 模型基礎(chǔ)上，結(jié)合 NURBS 卷浪曲面生成算法，構(gòu)建三維卷浪庫，通過對卷浪庫的調(diào)用，最終實現(xiàn)快速生成符合不同環(huán)境、不同場景的卷浪效果[20]。波浪譜模型方法描述簡單而直觀，計算容易，但是和幾何構(gòu)造方法一樣，只能進(jìn)行較為平靜的水面模擬，難以實現(xiàn)流體與其他物體的互動，氣泡、飛濺效果也難以形成。

可以具體分為波浪位移的波數(shù)譜、波傾角譜以及方差譜。它將大范圍的水面波浪視為多個波的疊加，這些波有不同的波長、不同的振幅、不同的周期以及不同的相位，通過控制這些波的參數(shù)，結(jié)合有限振幅波理論、微小振幅波理論，最終生成可以不斷變化的波浪。Tessendorf 等人利用快速傅里葉變換對波進(jìn)行控制，能夠生成波幅穩(wěn)定的大規(guī)模海面（渲染效果如圖 1-2 所示）[17]。Jeschke 等人提出了一種波面跟蹤算法，通過結(jié)合歐拉方法與傅里葉頻譜法兩種方法，來豐富水面細(xì)節(jié)的表達(dá)（渲染效果如圖 1-3 所示）[18]。Frechot 采集了不同天氣狀況下海面的數(shù)據(jù)，對不同情況下的波浪譜、能量場以及高度場的關(guān)系進(jìn)行了優(yōu)化，使得生成的海面效果更具有真實感[19]。黃玲等人在 Gerstner 模型基礎(chǔ)上，結(jié)合 NURBS 卷浪曲面生成算法，構(gòu)建三維卷浪庫，通過對卷浪庫的調(diào)用，最終實現(xiàn)快速生成符合不同環(huán)境、不同場景的卷浪效果[20]。波浪譜模型方法描述簡單而直觀，計算容易，但是和幾何構(gòu)造方法一樣，只能進(jìn)行較為平靜的水面模擬，難以實現(xiàn)流體與其他物體的互動，氣泡、飛濺效果也難以形成。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]基于CUDA的弱可壓SPH流體建模與仿真[J]. 段興鋒,任鴻翔,神和龍.  計算機(jī)工程與科學(xué). 2018(08)
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[10]基于LBM的自由表面流體真實感繪制[J]. 王長波,張卓鵬,張強(qiáng),錢嫕婧,張潔鈺,徐天慧.  計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2011(01)

博士論文
[1]不可壓縮SPH流體的真實感模擬及其加速技術(shù)研究[D]. 聶霄.電子科技大學(xué) 2015

碩士論文
[1]虛擬現(xiàn)實在唐陵數(shù)字化保護(hù)中的應(yīng)用與研究[D]. 田澤同.西安理工大學(xué) 2018
[2]媒介環(huán)境學(xué)視野下虛擬現(xiàn)實的媒介偏向研究[D]. 喬斐.暨南大學(xué) 2018



本文編號：3041005