基于粒子模拟的三维模型平台研究与设计

发布时间：2017-09-20 04:02

  本文关键词：基于粒子模拟的三维模型平台研究与设计

  更多相关文章： 粒子模拟 高功率微波器件 CAD技术 MVC模型

【摘要】：随着计算机技术的发展,粒子模拟方法成为被广泛关注的热门学科。计算机强大的计算能力为粒子模拟中复杂的物理问题提供了解决方法。粒子模拟方法需要模拟带电粒子与电磁场的相互作用,PIC(particle-in-cell)方法实现了其从线性到非线性的发展,计算机辅助设计(CAD)技术是PIC方法发展的重要辅助研究手段。计算机强大的计算能力、大容量的存储空间和快速的图形及数据处理能力使得CAD技术具有了简洁的设计流程和易于修改的特点,可以很好的帮助技术人员减轻劳动强度,将精力更好的放在整体模型设计上,同时还能缩短设计周期,提高设计质量。国内外有许多粒子模拟或电磁计算类软件,本文中我们其优缺点和局限性进行了介绍和分析,并对电子科技大学具有完全自主知识产权的CHIPIC3D软件进行了介绍。本文的研究课题及实现目标：为CHIPIC3D计算程序设计一款三维建模平台。首先需要对各种物理问题和建模流程进行分析,将相似的物理问题分区域讨论并进行功能需求分析同时提供对应的解决方案。经过多种开发平台与开发工具的对比和探讨,分析了各种图形界面开发平台的优缺点,最后根据Qt强大的跨平台移植功能、丰富的图形控件及窗口部件库等优点,在本文中决定选用Qt作为开发平台。在三维图形工具包的选择上,对OpenGL开放性图形库进行了简单介绍,基于OpenGL强大的三维图形处理能力和优秀的跨平台能力决定选用OpenGL作为基于粒子模拟的三维模型平台的图形处理库。在三维模型平台的设计框架上,选择了MVC设计思想作为主体框架,MVC设计思想将应用框架分为控制层、模型层、视图层三个层次,这样分层的好处在于技术人员可以投入大部分的精力到模型层各个独立模块的开发。同时对第三章提到的各种物理模型进行分类,模型类总类为继承于CVolume类的Mesh类；控制功能提供各种接口及软件的基本功能；界面类提供交互视图界面。同时在软件的使用过程中反馈的各种需求和问题进行功能上的改进。最后对各种高功率微波器件在三维模型平台上进行三维建模,在掌握了三维模型平台的设计流程后,对工程人员在工作效率和整体建模方面具有很大帮助。
【关键词】：粒子模拟 高功率微波器件 CAD技术 MVC模型
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 粒子模拟方法发展概述10-11
• 1.1.2 CAD技术简介11
• 1.2 国内外三维粒子模拟平台介绍及分析11-15
• 1.2.1 CST Studio与HFSS软件分析12-13
• 1.2.2 MAGIC软件与KARAT软件分析13-15
• 1.2.3 全三维粒子模拟软件CHIPIC3D介绍15
• 1.3 本文的研究课题及实现目标15-18
• 第二章 开发平台及开发工具18-26
• 2.1 Qt软件介绍18-22
• 2.1.1 Qt的体系结构18-19
• 2.1.2 Qt开发工具介绍19-20
• 2.1.3 Qt编程概述20-22
• 2.2 OPENGL计算机标准图形应用程序22-24
• 2.2.1 Open GL的发展历程22-23
• 2.2.2 Open GL的特点23-24
• 2.3 MVC设计思想简介24-26
• 第三章 基于粒子模拟的三维模型平台系统需求分析26-32
• 3.1 基本设置模块27-29
• 3.1.1 工程信息类27
• 3.1.2 工程设置类27-28
• 3.1.3 参数变量类28
• 3.1.4 材料类28-29
• 3.2 算法设置模块29
• 3.3 结构建模模块29-31
• 3.3.1 基本结构建模30
• 3.3.2 源与边界建模30-31
• 3.4 观测设置模块31
• 3.5 数据处理模块31-32
• 第四章 基于粒子模拟的三维模型平台功能实现32-48
• 4.1 基于粒子模拟的三维模型平台功能详细实现32-42
• 4.1.1 三维模型的总类及继承类32-36
• 4.1.2 三维模型平台的控制功能36-42
• 4.2 技术难点分析及改进42-48
• 4.2.1 参数定义部分的重新设计及数据解析42-43
• 4.2.2 物理模块较多时的卡顿问题43-44
• 4.2.3 复制模型功能44-45
• 4.2.4 撤销与恢复操作功能45-46
• 4.2.5 并行计算功能46-48
• 第五章 基于粒子模拟的三维模型平台系统应用测试48-56
• 5.1 三维模型平台系统功能测试48-49
• 5.2 三维模型平台系统实例测试49-56
• 第六章 结论56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

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本文编号：885765