水利工程结构灾变过程仿真
本文选题:脱机增量算法 + Voronoi图 ; 参考:《华北水利水电大学》2017年硕士论文
【摘要】:水利工程结构的灾变严重影响着人类的生活,危机人类安全。对工程结构灾变过程进行仿真有利于提高防灾减害水平。本文研究水利工程结构灾变仿真,采用一种预破碎模式结合PhysX物理仿真引擎技术来模拟水利工程结构的损毁过程,并选取南水北调中线工程双洎河渡槽段为实验场景,主要工作如下:1、基于Voronoi图的实体破碎:为了提高模拟的实时性,采用基于几何建模的模拟方法,使用脱机增量算法生成Voronoi顶点集合,以及格雷厄姆凸壳算法生成Voronoi多边形,为了使Voronoi图更符合现实中物体破碎后的形状,采用多级随机生成种子点的方法。这种在模型破碎之前对其进行网格分割的处理方式,大大减少了物理计算,提高了模拟效率。2、破碎动力学模拟:利用PhysX物理引擎,设计了一种基于Voronoi图建模方法的技术路线。将破碎好的子块赋予物理属性,并以牛顿第二定律为基础,当物体受到撞击时,主要采用AABB包围盒算法进行碰撞检测,模拟碰撞后子块的运动情况。该方法在满足一定实时性要求的前提下,提高了模拟真实感。3、流体模拟:借助集成SPH方法的RealFlow插件模拟洪水流动。采用平滑粒子流体力学解算器生成流体的粒子模型,通过设定粒子的物理属性,模拟流体和渡槽之间的碰撞与交互过程;为了增加流体的真实感,在3ds MAX中对流体赋予水材质,采用V-Ray渲染器渲染,模拟出更加真实的水流。
[Abstract]:The cataclysm of hydraulic engineering structure seriously affects human life and threatens human safety. The simulation of engineering structure disaster process is beneficial to the improvement of disaster prevention and damage reduction level. In this paper, the structural disaster simulation of water conservancy project is studied. A pre-crushing mode combined with PhysX physical simulation engine technology is used to simulate the damage process of water conservancy engineering structure, and the Shuangji River aqueduct section of the South-to-North Water transfer Project is selected as the experimental scene. The main work is as follows: 1, entity fragmentation based on Voronoi diagram: in order to improve the real-time performance of simulation, the method of geometric modeling is used to generate Voronoi vertex set using offline incremental algorithm, and the Graham convex hull algorithm to generate Voronoi polygon. In order to make the Voronoi diagram more consistent with the shape of the broken object in reality, a multi-stage random seed point generation method is used. The method of mesh segmentation before the model is broken greatly reduces the physical calculation, improves the efficiency of simulation, and simulates the fragmentation dynamics. Using the PhysX physical engine, a technical route based on the Voronoi graph modeling method is designed. Based on Newton's second law, the broken sub-blocks are assigned to physical properties. When the object is hit, the AABB bounding box algorithm is mainly used to detect the collision and simulate the motion of the sub-block after the collision. On the premise of satisfying the requirement of real time, the method improves the simulation reality. 3. Fluid simulation: the flood flow is simulated by the RealFlow plug-in integrated with SPH method. The particle model of fluid is generated by using a smooth particle hydrodynamic solver to simulate the collision and interaction between the fluid and the aqueduct by setting the physical properties of the particle. In order to increase the reality of the fluid, the fluid is endowed with water material in 3ds MAX. V-Ray renderer is used to simulate more realistic flow.
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.9;TV31
【参考文献】
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,本文编号:1948566
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