王继民[1]2003年在《基于物理过程的水流仿真》文中研究表明近年来，在许多虚拟现实系统中需要动态仿真水流运动，为了增加系统的真实感，就要正确地对水流进行仿真，其关键是建立恰当的模型和采用适当的渲染算法。许多现有的流体模型只能单独描述流体的某些属性，不能同时描述流体的一些重要属性，如：速度，高度域等，而这些属性在很多与水流有关的仿真系统中是必不可少的；传统的光线跟踪渲染算法能够产生具有很强真实感的图形，但是不能够满足实时的需求。 本文针对上述背景，总结了现有的各种水流建模方法以及渲染算法的研究现状。在此基础上给出基于压力高度域的水流模型，并阐述了该模型的合理性。同时分析了Fresnel函数的特点，给出基于纹理映射和分段近似Fresnel函数的水流渲染算法。为了生成满足水流模型空间大小的纹理，本文给出了搜索带加速的WL纹理合成算法。最后在VC++和OpenGL环境中实现了一个简单的实时动态水流仿真系统。 本文讨论的模型能够描述水流的多种属性，这增加了模型的应用范围；同时渲染算法能够满足实时需求。进一步的工作是如何将渲染算法和硬件特性结合以进一步提高仿真系统的速度；同时在纹理中反映光照对水流表面的影响。
李牧, 杨勇, 陈龙, 陈成军, 董志强[2]2016年在《潮流冲击物理过程的有限元建模与仿真分析》文中研究指明潮流冲击物理过程是一非线性动态冲击的复杂物理过程,了解该冲击作用过程并明确冲击压力、流速等物理量的变化规律对设计高效潮流能利用装置具有十分重要的作用。以开发的新型潮流能利用装置为对象,研究了潮流冲击物理过程的有限元建模与仿真技术,并在此基础上,对潮流冲击物理过程进行了仿真分析,获得了旋转叶片机构和导流箱零部件的受力等高线图、压力云分布图、水流速度矢量图和水流轨迹图。研究表明:叶片正面受力不均匀,支柱近端所受压力较大,而叶片的反面受力较为均匀;水流冲击叶片后成发散状,并贴着叶片向边缘处流动;导流箱外侧所受压力高于内侧,箱体上的水流分布从外到里不断增多,水流速度不断增大,具有明显的聚流增速作用。
赵天扬[3]2015年在《纯水液压系统管路瞬态压力脉动过程研究》文中研究指明纯水液压技术作为一种安全无污染和绿色环保的新兴技术,随着人们对人与自然和谐相处的意识提高而越来越受到工程技术人员的重视。在流体传动领域,当管道内稳态流动的液体由于阀门突然关闭或者泵的突然停转,会导致管道内液体压力突然升高,进而产生管路瞬态压力脉动过程,在水力传输领域常称之为水击过程。瞬态压力脉动过程以及由此产生的气穴现象会对沿途压力管线和阀门造成损害。由于纯水与普通液压油物理性质的巨大差异,使得发生在纯水液压管路中的瞬态压力脉动过程不同于常见液压管路中的瞬态压力脉动过程。本课题计划对纯水液压管路中瞬态压力脉动现象进行仿真与试验研究,主要研究内容为:1.根据流体力学中的连续性方程和运动方程构建出纯水液压水平直管路瞬态压力脉动过程的数学模型。2.基于MATLAB/Simulink软件和有限差分法,对所建立的数学模型进行仿真分析,得到不同管路位置条件下以及不同初始流速下瞬态压力脉动的仿真结果,并利用遗传算法对管路动态摩擦项参数进行辨识,使仿真曲线与试验曲线更好吻合。3.设计并搭建试验平台,通过JMAG有限元软件对所设计的快速关断阀进行了可行性的理论论证,并确定了试验方案与试验步骤。4.对不同初始条件下的纯水液压瞬态压力脉动情况进行试验验证,得到压力脉动波形与高速摄像机拍摄得到的气穴产生与破灭图像并进行相关分析解释。建立存在气穴条件下的瞬态压力脉动仿真模型并将仿真结果与试验结果对比分析。本文的创新点如下:利用遗传算法对动态摩擦项因数进行参数辨识,通过对比仿真曲线和试验曲线来确定适应度函数,取得了较为良好的效果;设计了电磁铁式快速关断阀为试验的开展提供了便利,并通过利用JMAG有限元电磁仿真软件对其性能进行仿真,仿真结果和实际测试结果都验证了设计的可行性。
罗爱辉[4]2007年在《电阻点焊电极热流耦合分析与对流换热特性研究》文中研究表明电阻点焊电极主要承载着导电、散热、施压叁大功能。在电阻点焊过程中,电极的温度上升的很快,在高温高压作用下,电极很快就会磨损失效。电极磨损失效的快慢不仅会影响焊接质量的可靠性和健壮性,而且将直接影响到轿车装配焊接工艺的费用和生产效率。电极对流换热作用是电极散热的重要手段,电极冷却不佳,将直接导致电极过早磨损,增加生产成本,进而极大影响焊接装配的生产效率和生产质量。现有的点焊电极研究主要集中在电极材料的改进和替换方面,很少考虑电极的对流换热作用对电极磨损的影响,部分实验研究表明冷却流体流速,水冷管管径和水冷管高度是影响电极对流换热作用的主要因素。然而现有的研究中缺乏对电极对流换热性能的综合认识和评价的数学模型,无法最大限度的发挥冷却水的换热能力。为此,本文综合考虑电极对流换热的影响因素,开展基于热流场耦合的电阻点焊电极对流换热特性建模与优化研究,旨在提高电极对流换热性能和效果,延缓电极磨损失效的速度,降低轿车生产成本。针对电阻点焊电极对流换热的问题,首先详细的分析电极对流换热的过程和特性,明确电极换热流体流态和电极散热机理;采用有限元仿真和热流场耦合算法,分析确定电极对流换热的主要影响因素;引入电极对流换热性能评价指标-冷却率和排热率的概念,建立面向冷却率的电极对流换热性能评价的响应面模型;在此基础上,展开电极对流换热结构的改进设计,研究基于遗传算法的多目标并行优化的求解方法和结论;最后通过实际工艺条件下电阻点焊对流换热案例分析和优化试验,验证本课题研究方法和结论的有效性。本文的主要研究工作如下:1)电阻点焊电极对流换热问题分析在对电阻点焊工艺及电极水冷却系统结构构成介绍的基础上,将电极对流换热分为流和热两个过程来展开对问题的分析。着重分析明确电极冷却流体的流态和特性,剖析电阻点焊工艺的各个阶段电极冷却流体热交换的情况;基于对电阻点焊过程中热接触、热源和热阻的描述,分析电极传热、散热的途径和过程,重点研究电极热输入的机理和组成,建立电极热平衡方程。针对电极对流换热问题,引入冷却率和排热率的概念,建立电极对流换热特性和效果的评价指标,并对影响电极对流换热性能的具体因素进行了分析和归纳,为后续进行建模优化和实际案例分析的工作奠定基础。2)电极对流换热过程仿真在分析了电极对流换热性能影响因素的基础上,通过对电极热流场的直接耦合计算,实现电极对流换热过程的一次性求解。借助于编制Gambit和Fluent的自动求解程序,建立有限元分析环境下电极对流换热过程的数值仿真模型,并通过大量的计算,研究电极的冷却流体特性和对流换热特性,着重探讨各类影响因素与电极对流换热效果之间的关系,为后续进行实验建模的工作提供重要的依据和手段。3)电极对流换热性能评价建模在前述分析的基础上,确立以冷却流体流速,水冷管管径和水冷管高度为设计参数,以电极对流换热性能评价指标为设计目标,建立8二因子水平实验点,6轴点实验点和1中心实验点的实验设计方案。根据实验回归分析的响应面法和中心组合实验设计法的基本规则,建立面向冷却率的电极对流换热性能评价的响应面模型,并引入方差分析和F检验,验证模型的显着性。通过对响应面模型的曲面图和等高线图分析,明确电极对流换热性能与设计参数之间的变化规律。4)电极对流换热结构改进和参数优化电极水冷管末端形式和水冷却腔结构形式影响冷却流体的流场分布,导致冷却壁面处边界层的厚薄不同,进而影响到电极与流体之间的热交换效率。应用已建立的电极热流场耦合仿真模型和分析方法,研究电极结构形式对电极对流换热效果的影响关系,确定电极对流换热结构的改进设计方案。根据电极对流换热问题的实际需求,建立以电极冷却率,生产率和冷却能耗等为指标的多目标综合优化模型,借助遗传算法并行搜索和概率搜索的优异特点,实现不同权重下最优匹配变量的并行全局搜索,求得问题最优解。5)电阻点焊电极对流换热案例分析及实验验证在实际的电阻点焊工艺条件下,输入到电极的热量是瞬时变化的。根据电极热输入机理和组成的分析结论,采用理论公式计算的方法获取电极热电接触参数,并在已有点焊分析模型的基础上,确定和分析电阻点焊电极瞬时热量输入的大小和规律。应用本文提出的电极热流场耦合的分析方法,研究实际点焊工艺条件下电极温度特性和对流换热性能,分析结构改进和优化设计方案对实际电极对流换热的影响和作用。通过分析电极对流换热效果对电极表面状态的影响,确立电极对流换热实验目标,并根据实验测量数据验证电极对流换热结构改进和参数优化的结论。本文在充分吸收和借鉴前人研究成果的基础上,对电阻点焊电极热流耦合方法和对流换热特性进行了深入的研究和探讨,并具体应用于点焊电极的冷却优化实例。本文的工作不但对电极的磨损失效研究有重要的意义,而且对电焊机的设计和电阻焊的实际应用也提供了重要的指导依据。
宋明生[5]2016年在《基于数值模拟的流域水环境综合信息管理理论与方法研究》文中指出近几十年来,我国越来越多的学者开始加大对流域水环境信息管理的研究力度和精力。但是从现行的研究成果来看,大多数研究都只是停留在流域水环境信息管理的方法。但是如果要是从信息管理理论的角度出发,那么对流域水环境综合信息管理的研究成果却很匮乏。而且流域水环境在气候变化与人类活动影响新形势影响下发生了很多变化,与之配套地产生大量的流域水环境问题。这些流域水环境问题已经给我国的经济发展和社会进步造成严重的掣肘,因此水环境问题也就成为一个不得不解决的严峻而又复杂的现实问题。随着计算机科技的突飞猛进,依托计算机技术而形成的数学模型计算也得到极大程度的发展。通过数模模拟的方法能更好地解决水环境问题。本文以流域水环境为切入点,在对比分析了现阶段对流域水环境综合信息管理不足的情况下,采用了流域水环境时空同化技术和流域水环境信息传输网络技术后,在借助于水环境数值模拟的方法补充完善水环境综合信息的基础上,构建了一个与流域水环境综合信息相配套的管理系统,并在金沙江流域中得到应用和检验。论文取得的主要研究成果如下：(1)面对流域的信息与资源共享这一重大问题时,需要通过分析水环境业务来构建出与流域水环境综合信息相配套的服务系统,并用该系统的总体架构来指导应用系统的开发。基于信息管理理论和方法,在该总架构下,将流域大气、水文、水情、水质等要素的实时监测信息、历史资料和地理信息数据建成数据库。并基于数据库的有效资料,通过数值模拟的方法,构建基于大气-水文-泥沙环境耦合的水质模拟技术系统,实现水生态监控叁维模拟仿真系统,最终设计构建出与流域水环境综合信息相配套的管理系统。(2)为了构建在整个流域水环境综合信息管理系统中重要的环节之一的通信手段,采用可靠的方式完成数据从监测站到监控中心的实时传输。基于流域信息传输网络的建网原则,通过建网的关键技术,结合流域信息传输硬件与软件系统,构建出与流域水环境综合信息相配套的传输网络,结合流域水环境信息时空同化技术,建立了面向流域水环境综合信息服务的数据库。该数据库作为流域水环境综合信息管理系统的组成部分,既可方便地构造水质预测系统用于对流域进行模拟,又可应用于水环境模拟的在线监测,在流域水环境综合信息管理系统上相互协作,为水环境的科学管理提供依据。(3)拓展了流域水环境综合信息服务系统的核心技术,即是从流域水环境演变与调控、水利工程对流域水环境的影响研究、水污染防治工程设计、水资源保护规划与管理等方面研究了水环境管理的重要技术手段——通过流域水环境数值模拟定量描述流域水环境演变过程,基于流域下游流域大气、水文、水情、水质等要素的实时监测信息、历史资料和地理信息数据,通过建立有限区域数值天气预报模型、流域产流、产沙、产污模型、河道梯级多库联调水量水质耦合模型、面向生态环境的梯级水库群调度模型等,构建基于大气-水文-泥沙环境耦合的水质模拟技术系统,实现水生态监控叁维模拟仿真系统,为流域下游流域环境安全监控和应急管理提供决策支持平台。(4)基于流域水环境综合信息服务系统的总体架构,构建出的流域水环境综合信息系统包括：数据库、接口和中间件、系统界面、应用子系统、配置方案、数据处理和信息共享标准、数据编码、运行和管理等内容。将流域水环境综合信息系统应用于金沙江流域,并检验其合理性。
刘鹏举[6]2007年在《黄土区嵌套流域多尺度分布式地表径流模拟系统研究》文中指出分布式水文模型的出现为森林植被水文生态效益的多尺度评价与尺度转换提供新的思路,成为当前水文生态学研究的热点。然而单个尺度的水文过程模拟已经难于满足我们对于水文过程多尺度特性以及不同尺度水文过程关系研究的要求。流域作为陆地水文循环的基本单元,具有明确的边界,是水文过程研究与水资源管理的基础。嵌套流域是自然界地形地貌层次结构的体现,是研究水文过程尺度转换的天然实验场。本论文以流域水文学理论、DDDAS、尺度理论为指导,提出多尺度分布式水文过程模拟研究框架,解决基于GIS的多尺度地表径流模型模拟关键技术问题,为通过模型进行嵌套流域水文尺度变化规律与尺度转换研究提供支持。主要研究成果如下:(1)基于DEM的地形地貌分析技术,提出多尺度分布式水文生态过程模拟框架。该框架支持不同基本单元模型的水文过程研究与测试,为各尺度过程模型模拟提供试验平台;支持不同尺度模型间的相互嵌套与验证,为嵌套流域水文过程尺度转换研究提供支撑;支持多尺度分布式水文模型与多尺度调查监测数据的交互,为流域水文过程机理探索与应用决策提供支撑。(2)通过研究地形地貌分割技术,形成了流域地貌的多级分割技术体系。以数学形态学技术为基础,提出了基于数字化等高线生成保持地貌特征的数字高程模型生成技术。通过研究基于DEM的河网提取技术,形成了多级流域自动划分方法。基于DEM与水流路径对沟缘线提取技术进行了研究,提出了有效的解决方案。通过以上技术研究,形成了基于DEM的栅格单元、坡面、集水区、嵌套流域多级地貌单元自动生成技术。(3)建立了多尺度地貌基本单元提取与参数自动生成系统。在地貌单元自动提取的基础上,对单元参数的自动生技术进行了研究,形成了多尺度地貌单元参数生成系统。以晋西黄土区蔡家川嵌套流域地形数据为基础,进行了多尺度地形参数分析,得到了流域地貌特征的多尺度变异规律。(4)以DDDAS范式为指导,研究了多尺度动态分布式水文生态模型建构技术,建立了地表径流模拟系统。该系统与多尺度地貌单元参数自动生成系统结合,能够支持多尺度流域地表径流模拟过程,支持多种尺度单元水文模型的耦合,为进行多尺度水文过程模拟与尺度辨析、尺度转换提供支撑平台。(5)应用建立的系统,对蔡家川嵌套流域地形地貌进行了处理与分析,并进行了暴雨地表径流模拟。结果表明该模型能够有效区分不同降雨模式对水文过程的影响,并且能够进行嵌套流域多尺度水文过程的模拟,可以为流域水文过程及相互关系研究、尺度转换提供平台,为森林植被对区域农业水土资源调控范围和强度问题提供理论与方法。
李娜[7]2007年在《真实感流体模拟算法的研究》文中认为通过图形学的方法描述自然界的各类现象一直以来都是计算机图形学研究者所关注的重点,而对动态流体的模拟问题更是其中的难点研究问题。从流体模拟方法的发展进程来看,经典几何中诸如直线、平滑曲线、平面以及边界整齐的平滑曲面等主要描述工具在描述流体这种复杂现象时已经显得无能为力,于是人们逐渐将研究的目光投向基于过程或基于物理学的方法。本文研究的粒子系统方法和基于物理过程的方法均以流体的运动规律为基础,能够刻画不规则物体,捕捉流体运动细节,因此越来越多地被应用于流体的计算机模拟方法研究。本文首先深入分析了喷泉和瀑布这两种流体运动的特点,遵循粒子系统的基本原理和方法,建立了喷泉和瀑布模型。喷泉模拟中采用多种粒子基本图元进行绘制,体现了粒子系统的灵活性。在进行瀑布模拟时,为了使模拟效果更加真实,采用由一小段粒子运动轨迹形成的线段作为瀑布基本绘制单元,同时结合静态检测和包围盒方法模拟了瀑布飞流直下时与周围环境发生碰撞、引起水花飞溅的情形,并且运用混合操作使瀑布粒子产生一种半透明效果。实验结果表明,粒子系统方法在体现不规则模糊物体的动态性和随机性上具有很大优势,碰撞检测理论的应用更进一步增强了模拟效果的真实性。在描述一般流体运动时,基于物理过程的方法能很好地体现出流体在精细尺度上的变形、解决自由表面问题。SPH方法就是一种以流体运动N-S方程为基础的方法,可以更方便、更全面地捕捉流体运动细节。文中采用SPH方法将N-S方程进行离散,并给出了一种模拟溃坝流动的方法。实验结果表明,SPH方法可以方便地确定运动流体自由表面,同时体现出流体在精细尺度上的动态变化,模拟出了水花飞溅、溶合、自由表面变形等复杂现象。从实验结果来看,本文中采用的两种流体模拟方法在体现流体运动细节上均达到了令人满意的结果,证明了以物体运动规律为基础建模的优越性。
徐帮树[8]2006年在《滑坡预测的水文—力学耦合模型研究》文中研究指明降雨触发的滑坡是频繁发生的地质灾害，对人类的生命和财产构成严重威胁。由于降雨触发的滑坡及其影响因素具有时空分布的特点，传统的对单个边坡的稳定性分析和滑坡预测方法由于费用高，技术复杂，远远不能满足区域滑坡灾害研究的需要。近年来，随着地理信息系统、遥感技术、空间数据库和计算机技术飞速发展，运用现代信息技术对区域的滑坡灾害制图和预测成为可能。以GIS为技术平台，考虑降雨引起的地下水位波动和土壤含水量增加对边坡稳定性的影响，构建小流域滑坡预测的水文-力学耦合模型，预测降雨触发下滑坡的发生，具有重要的学术意义和应用价值。 总结前人基于GIS对滑坡灾害的研究方法和成果，同时查阅滑坡灾害文献资料和对日本滑坡实例进行分析，归纳出降雨引起滑坡的影响因素及边坡破坏机理，构建小流域滑坡预测的水文-力学耦合模型：采用有限差分算法，基于物理的小流域滑坡分布式水文模型模拟地下水位波动和土壤含水量的变化；以边坡单元为研究对象，基于栅格数据的极限平衡方法计算边坡安全系数；在计算过程中实现地下水模拟与边坡安全系数计算的耦合，预测滑坡的发生。 运用水文-力学耦合模型预测滑坡，首先要对研究的小流域进行边坡单元划分和研究范围进行空间离散。以栅格数据的数字高程模型(DEM)为基础，研究DEM对空间数据的存储格式，水文分析和地形分析算法。扩展现有的GIS水文分析和叁维建模功能，实现基于栅格数据的边坡单元自动划分和有限差分网格的自动生成。 SHE及其改进模型是基于物理的分布式流域水文模型，能够模拟植被、地形、地质等因素的空间变化对流域降雨-径流影响，此类模型具有明确物理学机制，能够适用于不同流域。本文借鉴SHE模型的思想，建立小流域滑坡水文模型，用来模拟地下水位波动和土壤含水量的变化。小流域在水平方向上由正方形栅格组成，垂直方向上简化为树冠、非饱和层和饱和层叁层结构。非饱和层土壤水流用一维Richards微分方程描述，饱和层水流用叁维渗流微分方程描述。 极限平衡方法具有概念清晰，数学表达简洁等特点，被广泛用于边坡稳定性分析。但在GIS中运用叁维极限平衡方法进行滑坡研究还不多。本文考虑随时间过程降雨入渗引起的地下水位波动和土壤含水量变化，采用叁维极限平衡方法，建立基于DEM的边坡力学模型，计算边坡安全系数，分析边坡的稳定性和预测滑坡的发生。 对滑坡预测的水文-力学耦合模型计算过程中信息交互进行描述，并对其实现的关键技术进行研究，如建立壤中流、地下水流非稳态流动的数学模型，推导其有限差分方程和求解过程，水文-力学耦合模型滑坡预测的算法。在以上研究的基础上，对水文-力学耦合模型程序进行设计和编程。最后，以日本熊本县宝川集村滑坡为例，进行滑坡发生预测的模拟，验证模型的合理性和可靠性。
赵新[9]2011年在《大型输水工程冰期输水能力与冰害防治控制研究》文中研究说明输水工程经过寒冷地区时，普遍存在着不同程度的河冰现象。河流封冻以后，将影响正常的发电和供水，缩短航期，增加水工建筑物荷载，影响河流泥沙的运动，尤其是冰塞、冰坝危害，会给国家和人民造成巨大的损失。加拿大、俄罗斯、美国、日本和北欧许多国家的河流和输水渠道都受到冰期输水问题的困扰。我国冰情较为严重的地区有：东北地区、新疆地区和黄河流域。南水北调中线工程纬度跨越范围大，由北亚热带湿润型气候区向暖温带半湿润气候区输水，必将面临更加严峻的冰期输水问题。针对大型输水工程，开展冰期输水相关研究十分必要。本文在总结前人研究经验和成果的基础上，以南水北调中线工程为研究对象，采用理论分析、模型试验和数值计算相结合的手段，在深入分析冰水力学的主要机理和过程的基础上，重点研究了输水工程冰期输水能力和冰害防治控制措施。主要成果包括：1、提出了静水、动水冰厚预测的辐射冰冻度日法，采用统一的公式描述冰厚生长、消融的全过程；综合渠道参数和冰的力学特性，提出维持输水渠道冰盖稳定性的水位变幅控制的新指标；南水北调中线工程在冰盖输水期水位允许变幅不超过20cm，日变幅不超过15cm。2、分析了冰盖增厚物理试验模型率，提出冰盖增厚物理模型试验宜按照重力相似准则进行设计；通过冻结模型冰模型试验，进一步揭示了大型输水渠道冰凌下潜机理和冰坝形成条件，提出了结冰期和融冰期冰凌下潜的判断准则。3、建立了考虑冰凌下潜和水力加厚、力学加厚冰盖形成过程的输水渠道冰期输水仿真模型。阐明了南水北调中线工程总干渠在结冰期、冰盖输水期和融冰期的输水能力，分析了加厚冰盖糙率和冰凌间渗流对输水能力的影响。4、研究了冰盖输水期渠道封冻长度比、冰盖糙率和闸门控制方式对输水渠道水力特性的影响；基于冰盖输水期冰盖稳定性的运行约束条件，提出了两点控制运行方法。5、以冻结模型冰为试验材料，以南水北调中线工程为原型，研究了输水工程冰期输水过程中：冰盖膨胀力、上拔力、平整冰和碎冰流撞击力的作用水平、影响因素和破坏形式。6、研制了双缆网式新型拦冰索，提升了输水渠道的拦冰效果；提出拦冰索拦冰效果的衡量指标及计算公式；分析了拦冰索锚固端拉力，提出了拦冰索布设的合理间距。
陈瑛[10]2012年在《粒子系统在虚拟环境中的应用与实现》文中认为在快速准确地生成各种虚拟地理环境的时候，通常要模拟场景中的各种静态和动态特殊效果，其中包括云雾、雨雪、水流、地形、树木、灰尘等，从而增强虚拟场景的真实感。而这些特殊效果从形状和状态上来说是不规则的，如果运用传统的几何学理论很难比较真实地实现这些对象，而且计算量比较大，生成速度慢。近年来迅速发展的粒子系统方法能很好地解决不规则形态物体的仿真建模问题，本文在认真分析和总结前人相关工作的基础上，从图形模拟的角度出发，以真实感和实时性为目标，重点针对机动车运动过程中所产生的灰尘这种特殊效果，构建其运动模型，利用粒子系统的方法实现了灰尘效果以及雨雪效果。在交互式图形系统中模拟灰尘这种效果是非常有用的，目前对动态灰尘模型仍然没有公开的模型。本文通过分析灰尘产生的物理过程和影响灰尘产生的因素，探讨了粒子系统的基本理论，考虑到虚拟场景实时显示的需要，研究了粒子系统的快速显示算法，提出了提高粒子系统实时性的简化方法和粒子系统真实感的关键技术。构建虚拟环境平台，包括机动车和天空模型，概述了虚拟地形的建模方法和算法，总结了OpenGL的使用技巧。根据虚拟环境特殊效应地需要，对灰尘粒子的产生的物理过程进行了细致的分析归纳，提出了基于物理过程的经验模型，并以VC++和OpenGL为平台实现了灰尘效果。雨雪是自然界的常见现象也是虚拟场景中必不可少的一部分，已经有很多这方面的研究，本文在满足真实感需求的基础上，以实时性为出发点，使用面图元构建粒子，控制粒子产生的区域和产生的数量，利用有限的粒子来达到显示效果，将雨粒子运动简化为匀速直线运动，用随机过程来控制雪粒子的下降产生飘动的效果等方法来减少计算量，加快系统的渲染速度。
参考文献：
[1]. 基于物理过程的水流仿真[D]. 王继民. 河海大学. 2003
[2]. 潮流冲击物理过程的有限元建模与仿真分析[J]. 李牧, 杨勇, 陈龙, 陈成军, 董志强. 机械研究与应用. 2016
[3]. 纯水液压系统管路瞬态压力脉动过程研究[D]. 赵天扬. 电子科技大学. 2015
[4]. 电阻点焊电极热流耦合分析与对流换热特性研究[D]. 罗爱辉. 上海交通大学. 2007
[5]. 基于数值模拟的流域水环境综合信息管理理论与方法研究[D]. 宋明生. 武汉大学. 2016
[6]. 黄土区嵌套流域多尺度分布式地表径流模拟系统研究[D]. 刘鹏举. 北京林业大学. 2007
[7]. 真实感流体模拟算法的研究[D]. 李娜. 哈尔滨工业大学. 2007
[8]. 滑坡预测的水文—力学耦合模型研究[D]. 徐帮树. 华东师范大学. 2006
[9]. 大型输水工程冰期输水能力与冰害防治控制研究[D]. 赵新. 天津大学. 2011
[10]. 粒子系统在虚拟环境中的应用与实现[D]. 陈瑛. 电子科技大学. 2012
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