基于GPU的导弹飞行中段温度场可视化仿真技术研究
发布时间：2023-01-09 13:12
本文以导弹飞行可视化仿真为背景,研究了三维数据场的可视化重构、导弹飞行中段温度场的建模和计算以及基于CUDA架构的计算方法,构建了完整的可视化仿真系统,实现了导弹飞行中段的温度场可视化。针对数据场重构展开研究,阐述了Open GL的相关概念和绘图的一般流程与方法,分析了网格的绘制方法和颜色与标量值的对应关系,利用云图的形式对温度场进行了重构;针对Open GL的不足,阐述了Geometry的概念和方法,利用Vega Prime提供的Geometry函数实现了标量场的绘制。对导弹温度场进行仿真计算,构建了导弹弹头几何模型,确定了网格划分的方法,分析了在大气层外影响导弹弹头温度的七方面因素,推导了反映空间辐射关系的三个角系数,建立了导弹温度场计算数学模型,得到了温度场计算结果并简要分析了其物理过程。对基于CUDA的温度场并行编程计算展开研究,阐述了CUDA设计架构、硬件结构、线程结构、内核函数、执行模型、并行方式等基本理论;构建了计算软硬件平台,设计了并行算法流程,研究了数据通信和同步、核函数执行配置等基本问题,实现了温度场计算并行化,得到了并行计算的仿真结果,并分析了其计算误差和加速效果...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 相关技术领域理论基础及研究现状
1.2.1 科学计算可视化
1.2.2 有限元方法建模和计算
1.2.3 基于CUDA的并行计算
1.2.4 导弹飞行可视化仿真系统的开发
1.3 本文主要研究内容
第二章 三维数据场重构
2.1 三维数据场的结构和相应的可视化表现方式
2.1.1 三维数据的结构和分类
2.1.2 数据场的表现方法
2.2 基于OpenGL的场数据重构
2.2.1 OpenGL方法简介
2.2.2 基于OpenGL的三维数据场重构实现
2.3 基于Geometry的场数据重构方法
2.3.1 Geometry方法简介
2.3.2 VegaPrime中的Geometry
2.3.3 基于Geometry的三维数据场重构实现
第三章 导弹飞行中段温度场的建模和计算
3.1 导弹模型的建立和网格划分
3.2 温度场数学模型的建立
3.2.1 物理因素分析
3.2.2 角系数的推导和计算
3.3 温度场的求解和结果分析
3.3.1 温度场求解方法和流程
3.3.2 仿真计算和结果分析
第四章 基于GPU的导弹温度场计算
4.1 CUDA简介
4.1.1 线程结构与硬件体系
4.1.2 软件栈与CUDA应用程序
4.1.3 并行方式
4.1.4 执行模型
4.2 基于CUDA的温度场并行计算
4.2.1 计算平台
4.2.2 数据的通信和同步方法
4.2.3 温度场的并行计算
4.3 部分并行与分块并行计算的讨论
4.3.1 部分并行计算的讨论
4.3.2 分块并行计算的讨论
4.4 不同执行平台对计算的影响
第五章 导弹飞行中段温度场可视化仿真系统集成
5.1 可视化系统的构建
5.1.1 可视化仿真体系架构
5.1.2 可视化仿真系统的开发平台和建模工具
5.1.3 应用程序框架设计及功能模块划分
5.1.4 基于Vega的导弹飞行可视化的实现
5.2 导弹飞中段行温度场可视化仿真的实现
5.2.1 物理过程简述
5.2.2 弹道与温度场耦合计算
5.2.3 导弹飞行中段温度场可视化
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]科学计算可视化与计算物理学[J]. 彭芳麟,梁颖. 大学物理. 2013(07)
[2]GPU在通用计算技术领域的研究[J]. 杨柳,赵蕾. 科技与企业. 2012(20)
[3]OpenCL语言及编译技术分析[J]. 沈莉,王珊珊. 信息系统工程. 2012(09)
[4]基于GPU的弹道快速计算方法[J]. 左军涛,朱恩成,黄四牛,周武. 火力与指挥控制. 2012(09)
[5]可视化技术简述[J]. 朱耀华,郝文宁,陈刚. 电脑知识与技术. 2012(06)
[6]面向OpenCL模型的GPU性能优化[J]. 陈钢,吴百锋. 计算机辅助设计与图形学学报. 2011(04)
[7]基于CUDA的三维数据并行可视化[J]. 徐赛花,张二华. CT理论与应用研究. 2011(01)
[8]CPU/GPU协同并行计算研究综述[J]. 卢风顺,宋君强,银福康,张理论. 计算机科学. 2011(03)
[9]基于CPU+GPU异构计算的编程方法研究[J]. 冯颖,袁庆华,沈健炜. 通信技术. 2011(02)
[10]基于面图标的三维对称张量场可视化研究[J]. 宋伟杰,崔俊芝,叶正麟. 工程图学学报. 2010(06)
博士论文
[1]矢量场可视化算法研究与系统设计[D]. 张文.国防科学技术大学 2001
硕士论文
[1]平流层飞艇可视化仿真技术研究[D]. 李念瑄.国防科学技术大学 2012
[2]高超声速流场GPU并行算法研究[D]. 高洪贺.国防科学技术大学 2012
[3]基于CUDA的分子动力学非键作用计算方法的研究[D]. 金晓丽.苏州大学 2012
[4]基于CUDA的医学图像三维重建系统设计与实现[D]. 张静乾.苏州大学 2012
[5]三维矢量场可视化方法研究[D]. 葛成.南京师范大学 2011
[6]航天器发射仿真可视化框架设计与实现[D]. 黄颖治.国防科学技术大学 2009
[7]有限元若干问题的并行处理[D]. 秦雨.西北工业大学 2007
[8]导弹制导仿真系统的视景仿真设计[D]. 李军.哈尔滨工程大学 2006
[9]三维数据场可视化中体绘制技术的研究[D]. 许元飞.西安科技大学 2005
本文编号：3729243
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 相关技术领域理论基础及研究现状
1.2.1 科学计算可视化
1.2.2 有限元方法建模和计算
1.2.3 基于CUDA的并行计算
1.2.4 导弹飞行可视化仿真系统的开发
1.3 本文主要研究内容
第二章 三维数据场重构
2.1 三维数据场的结构和相应的可视化表现方式
2.1.1 三维数据的结构和分类
2.1.2 数据场的表现方法
2.2 基于OpenGL的场数据重构
2.2.1 OpenGL方法简介
2.2.2 基于OpenGL的三维数据场重构实现
2.3 基于Geometry的场数据重构方法
2.3.1 Geometry方法简介
2.3.2 VegaPrime中的Geometry
2.3.3 基于Geometry的三维数据场重构实现
第三章 导弹飞行中段温度场的建模和计算
3.1 导弹模型的建立和网格划分
3.2 温度场数学模型的建立
3.2.1 物理因素分析
3.2.2 角系数的推导和计算
3.3 温度场的求解和结果分析
3.3.1 温度场求解方法和流程
3.3.2 仿真计算和结果分析
第四章 基于GPU的导弹温度场计算
4.1 CUDA简介
4.1.1 线程结构与硬件体系
4.1.2 软件栈与CUDA应用程序
4.1.3 并行方式
4.1.4 执行模型
4.2 基于CUDA的温度场并行计算
4.2.1 计算平台
4.2.2 数据的通信和同步方法
4.2.3 温度场的并行计算
4.3 部分并行与分块并行计算的讨论
4.3.1 部分并行计算的讨论
4.3.2 分块并行计算的讨论
4.4 不同执行平台对计算的影响
第五章 导弹飞行中段温度场可视化仿真系统集成
5.1 可视化系统的构建
5.1.1 可视化仿真体系架构
5.1.2 可视化仿真系统的开发平台和建模工具
5.1.3 应用程序框架设计及功能模块划分
5.1.4 基于Vega的导弹飞行可视化的实现
5.2 导弹飞中段行温度场可视化仿真的实现
5.2.1 物理过程简述
5.2.2 弹道与温度场耦合计算
5.2.3 导弹飞行中段温度场可视化
结束语
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]科学计算可视化与计算物理学[J]. 彭芳麟,梁颖. 大学物理. 2013(07)
[2]GPU在通用计算技术领域的研究[J]. 杨柳,赵蕾. 科技与企业. 2012(20)
[3]OpenCL语言及编译技术分析[J]. 沈莉,王珊珊. 信息系统工程. 2012(09)
[4]基于GPU的弹道快速计算方法[J]. 左军涛,朱恩成,黄四牛,周武. 火力与指挥控制. 2012(09)
[5]可视化技术简述[J]. 朱耀华,郝文宁,陈刚. 电脑知识与技术. 2012(06)
[6]面向OpenCL模型的GPU性能优化[J]. 陈钢,吴百锋. 计算机辅助设计与图形学学报. 2011(04)
[7]基于CUDA的三维数据并行可视化[J]. 徐赛花,张二华. CT理论与应用研究. 2011(01)
[8]CPU/GPU协同并行计算研究综述[J]. 卢风顺,宋君强,银福康,张理论. 计算机科学. 2011(03)
[9]基于CPU+GPU异构计算的编程方法研究[J]. 冯颖,袁庆华,沈健炜. 通信技术. 2011(02)
[10]基于面图标的三维对称张量场可视化研究[J]. 宋伟杰,崔俊芝,叶正麟. 工程图学学报. 2010(06)
博士论文
[1]矢量场可视化算法研究与系统设计[D]. 张文.国防科学技术大学 2001
硕士论文
[1]平流层飞艇可视化仿真技术研究[D]. 李念瑄.国防科学技术大学 2012
[2]高超声速流场GPU并行算法研究[D]. 高洪贺.国防科学技术大学 2012
[3]基于CUDA的分子动力学非键作用计算方法的研究[D]. 金晓丽.苏州大学 2012
[4]基于CUDA的医学图像三维重建系统设计与实现[D]. 张静乾.苏州大学 2012
[5]三维矢量场可视化方法研究[D]. 葛成.南京师范大学 2011
[6]航天器发射仿真可视化框架设计与实现[D]. 黄颖治.国防科学技术大学 2009
[7]有限元若干问题的并行处理[D]. 秦雨.西北工业大学 2007
[8]导弹制导仿真系统的视景仿真设计[D]. 李军.哈尔滨工程大学 2006
[9]三维数据场可视化中体绘制技术的研究[D]. 许元飞.西安科技大学 2005
本文编号：3729243
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