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基于粒子系统的矿井瓦斯爆炸的模拟与研究

作　者: 王伟伟
导　师: 彭延军
学　校: 山东科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 瓦斯爆炸物理模型数学模型虚拟现实粒子系统
分类号: TD712.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 72次
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内容摘要

矿井瓦斯爆炸事故是最严重的矿井灾害之一,给国家财产和人民生命安全带来极大威胁。因此,研究瓦斯爆炸事故的机理和特性,并利用虚拟现实技术形象、准确的再现矿井瓦斯爆炸的场景,可以为瓦斯爆炸事故防治、瓦斯爆炸事故的技术勘察等工作,提供理论和技术上的指导和支持。文章以爆炸学和燃烧学为基础,在系统地研究了瓦斯爆炸的物理机制的基础上,根据瓦斯爆炸数学模型,利用粒子系统对瓦斯爆炸进行了可视化模拟。论文在分析了矿井瓦斯爆炸的条件、特征和参数以及影响因素的基础上,研究瓦斯爆炸传播的物理模型；以独头巷道为基础,基于置障条件下瓦斯爆炸的实际状况,结合置障碍条件下影响瓦斯爆炸传播的因素,分析了置障条件下的瓦斯爆炸与传播的数学模型；依据粒子运动的动力学性质,结合浮力场、重力场、漩涡场对粒子运动的影响,运用粒子系统和BillBord技术对瓦斯爆炸现象进行了可视化模拟。论文利用OpenGL的纹理映射技术和LOD技术绘制粒子,建立瓦斯爆炸环境的模型。传统粒子系统初始速度的确定随机性很大,但对具体模拟对象缺乏针对性,论文结合瓦斯爆炸的特点,改进了设置粒子初始速度的方法,使得爆炸效果更加逼真。论文以瓦斯爆炸的基本原理为基础,利用改进的粒子系统模拟瓦斯爆炸现象。实验表明,改进后的粒子系统能够逼真的再现瓦斯爆炸的球面扩张效果,增强了场景的真实感。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 国内外的研究状况  12-15
  1.3 本文的研究内容和目标  15-17
2 矿井瓦斯爆炸的物理机制  17-24
  2.1 瓦斯爆炸的条件  17-18
  2.2 瓦斯爆炸的特征和参数  18-20
  2.3 影响瓦斯爆炸的主要因素  20-22
  2.4 瓦斯爆炸的破坏效应  22-23
  2.5 本章小结  23-24
3 矿井瓦斯爆炸传播模型  24-33
  3.1 瓦斯爆炸的传播机理  24-27
  3.2 瓦斯爆炸传播的物理模型  27-28
  3.3 瓦斯爆炸的数学模型  28-32
  3.4 本章小结  32-33
4 基于粒子系统瓦斯爆炸效果模拟  33-52
  4.1 粒子系统的基本原理  33-34
  4.2 粒子系统的基本模型  34-39
  4.3 瓦斯爆炸粒子系统模型的属性  39-45
  4.4 广告牌(BillBording)技术  45-47
  4.5 矿井瓦斯爆炸过程模拟  47-50
  4.6 本章小结  50-52
5 总结与展望  52-54
  5.1 主要结论  52
  5.2 展望  52-54
参考文献  54-56
致谢  56-57
攻读学位期间完成的成果  57

基于粒子系统的矿井瓦斯爆炸的模拟与研究

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