地下巷道中流体三维可视化模拟方法研究与应用

发布时间：2025-06-24 02:36

　　地下巷道是城市发展和矿井采掘中的重要基础设施之一,对地下巷道中的流体进行三维可视化模拟,不仅能够展示流体在巷道中的运动规律,在防灾培训、应急逃生中也能起到重要的指导作用。在实现地下巷道中流体三维可视化模拟时,由于巷道路径狭长、拓扑结构复杂,巷道中流体三维建模通常耗时较长,难以进行实时可视化模拟。本文通过对地下巷道场景和流体建模、渲染方法的研究,提出了一种地下巷道中流体三维可视化模拟方法。针对地下巷道场景特点,设计了以遍历求交算法为核心的流体表面网格构建算法,仅需在巷道内构建一次流体表面,便可结合流体实时高程信息实时构建流体闭合曲面模型,提升地下巷道中流体三维建模效率;对流体三维模型进行凹凸纹理渲染或颜色渐变渲染,实现地下巷道中流体三维可视化模拟。在虚拟漫游时,通过相邻路径搜索提升纹理渲染效率,展示巷道路径内流体流动细节;在全局显示时利用颜色渐变渲染,展示流体在巷道内的分布和蔓延过程。在方法研究的基础上,设计并实现了地下巷道中流体三维可视化模拟系统,主要包括地下巷道场景构建、流体表面构建、流体三维建模、可视化渲染、虚拟漫游等功能。以矿井巷道突水事故为应用背景,利用数值模拟得到的流体高程信息...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１地下巷道??Ｆｉｇ．２－１?Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ?ｒｏａｄｗａｙ??

?第二章方法与设计???第二章方法与设计??２．１地下巷道场景构建??地下巷道包括城市地下的地铁隧道、排水系统、人防巷道以及矿区地下的矿井巷??道等（图２－１）。??（ｆｌ）地铁隧道?〇）排水系统??■?，－＾Ｌ??（ｃ）人防巷道?（ｒｆ）矿井巷道??图２－１地下巷道??Ｆｉｇ．....

图２－６巷道三维建模??Ｆｉｇ．２－６?Ｒｏａｄｗａｙ?３Ｄ?ｍｏｄｅｌｉｎｇ??

？－／？），右侧点坐标为（－／＊，０，－ｒ－／；）。??（２）巷道左右绑线生成。从项目图纸中取得巷道中线，设巷道路径两侧底边距??中线距离为ｒ，根据巷道断面将巷道中线向两侧各平移ｒ即可得到巷道的左右绑线，??在巷道转折处应注意平滑过渡，在巷道绑线上加载巷道断面并连成整体。??（３....

图２－７基于物理的流体建模方法??Ｆｉｇ．２－７?Ｐｈｙｓｉｃｓ－ｂａｓｅｄ?ｆｌｕｉｄ?ｍｏｄｅｌｉｎｇ?ｍｅｔｈｏｄ??２．２．２拉格朗日法??

ｐ?＝?／？（ｘ，＿ｙ，ｚ，〇??式（２－８）??在各个方向上的加速度为：??ａｘ＝＾?＋?ｕｘ５－＾?＋?ｕｙｄ－＾?＋?ｕ，ｄ－＾??ｄｔ?ｄｘ?ｄｙ?ｄｚ??ｄｕｘ?ｄｕ、，?ｄｕｖ?ｄｕｘ＞?／??＜?ａ?＝—－￣＾ｕｘ—－?＋?ｕ?—－?＋?ｗ，一?式（２－９）??ｄｔ....

图２－８几何建模对象形状描述??Ｆｉｇ２－８?Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ?ｍｏｄｅｌｉｎｇ?ｏｂｊｅｃｔ?ｓｈａｐｅ?ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ??

几何建模法是虚拟现实中的一种常用建模方法［４９１，描述了虚拟对象的形状（多边??形、三角形、顶点和样条）和外观（表面纹理、光照和颜色）。??虚拟对象的形状由它们的三维表面确定，大多数三维表面由连续网格（三角形网??格和多边形网格）组成［５Ｇ］，网格有许多共享顶点，并且绘制速度快，....

本文编号：4052367