內(nèi)燃機燃燒的可視化建模及其在WD615柴油機數(shù)字樣機中的實現(xiàn).pdf

1、近年來，數(shù)字樣機技術已經(jīng)成為產(chǎn)品開發(fā)的一種主要方法，它以計算機仿真模型為基礎，為相關產(chǎn)品建立合適的數(shù)字化模型。本文通過研究內(nèi)燃機場景中，液體燃料從噴油到霧化到燃燒的一系列物理過程，結(jié)合了計算機圖形學領域?qū)Σ灰?guī)則物體真實感模型的相關研究，分別為以上物理過程建立起相關的數(shù)學模型。粒子系統(tǒng)以及細胞自動機模型是描述不規(guī)則物體的有效手段，本文將粒子系統(tǒng)以及細胞自動機應用到那內(nèi)燃機場景中，并在WD615內(nèi)燃機的數(shù)字樣機環(huán)境中實現(xiàn)了噴油、霧化以及燃燒

2、的可視化效果。 第一章概述了當前數(shù)字樣機技術的發(fā)展趨向，提出了在數(shù)字樣機中建立可視化模型的現(xiàn)實意義。同時對計算機圖形學中對不規(guī)則物體的描述方法進行了研究，比較了通過研究物質(zhì)運動規(guī)律建立數(shù)據(jù)模型和通過預運算建立偽隨機效果的區(qū)別，并以粒子系統(tǒng)和細胞自動機為例概述了通過建立數(shù)據(jù)模型對不規(guī)則物體進行描述的建模方法。最后給出了全文的研究方向以及結(jié)構(gòu)組織。 第二章描述了內(nèi)燃機的噴油效果，并對噴油過程的物理模型進行數(shù)學建模。通過應用粒

3、子系統(tǒng)對油霧粒子的物理運動模型進行描述，定義了粒子系統(tǒng)中粒子的特征屬性以及運動規(guī)律，同時結(jié)合噴油裝置的參數(shù)定義場景的噴油周期以及每次的噴油量。同時闡述了在場景實現(xiàn)中使用的的基于廣告板技術的紋理映射方法。 第三章描述燃料粒子在點燃以前受熱蒸發(fā)并且與空氣混合的霧化效果。通過建立場景中隨機產(chǎn)生的擾動效果與霧化現(xiàn)象之間的關系，定義了液體燃料蒸氣及其相鄰粒子之間的相互作用規(guī)律。利用細胞自動機建立了與場景對應的細胞空間，同時基于粒子相互作用

4、的機制建立細胞自動機的演化規(guī)律，并對霧化過程的擴散趨向性的可視化實現(xiàn)了控制。最后闡述了如何通過應用元球的思想實現(xiàn)了粒子密度的可視化連續(xù)分布。 第四章根據(jù)內(nèi)燃機氣缸中的燃燒過程的物理模型，描述了火焰?zhèn)鞑サ姆绞揭约皻飧字腥紵Ｐ偷姆诸??；跉飧變?nèi)粒子數(shù)量守恒同時體積不斷變化的特點，提出了變體積的細胞自動機模型。變體積的細胞自動機模型根據(jù)體積的變化需要，進行細胞空間的重新劃分，并且在細胞空間重新劃分以后對新老細胞進行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。最后根