基于粒子系統(tǒng)的煤礦火災(zāi)與煙霧仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、礦井火災(zāi)一直是煤礦中危害最大的災(zāi)害之一，往往造成巨大的財產(chǎn)損失和人員的傷亡，給人們的生活帶來巨大的災(zāi)難。隨著虛擬現(xiàn)實以及粒子系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，使得模擬逼真程度以及計算精度方面有了新的進(jìn)展，給礦井火災(zāi)的研究提供了更大的契機(jī)。本文在此基礎(chǔ)上，基于課題組的863項目，通過對前期工作的總結(jié)，借助Unreal Engine4以及Visual Studio平臺對礦井火災(zāi)蔓延的關(guān)鍵技術(shù)做了研究，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　對Unreal En

2、gine4以及粒子系統(tǒng)做了重點研究，通過Visual Studio編譯Unreal Engine4的源代碼研究了Unreal Engine4粒子系統(tǒng)的運(yùn)作流程以及整個平臺的模塊功能。通過添加發(fā)射器、模塊，修改參數(shù)的數(shù)值以及數(shù)據(jù)類型對粒子系統(tǒng)的各個參數(shù)進(jìn)行了仿真實驗，整理出了火災(zāi)模擬所需的參數(shù)。
　　利用Unreal Engine4的藍(lán)圖模塊和Matinee過場動畫對粒子系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，以火焰的顏色參數(shù)為例進(jìn)行了仿真。以Vi

3、sual Studio為開發(fā)平臺通過創(chuàng)建新的C++類開發(fā)粒子系統(tǒng)的接口函數(shù)。以Unreal Engine4提供的跨平臺文件讀取接口為基礎(chǔ)，編寫函數(shù)讀取外部文本的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅Ｗ酉到y(tǒng)的接口中，實現(xiàn)Unreal Engine4粒子系統(tǒng)與外部數(shù)據(jù)的通信。通過對6個參數(shù)數(shù)據(jù)的讀取模擬了火焰變大的效果，為下一步數(shù)據(jù)驅(qū)動的火災(zāi)蔓延奠定了基礎(chǔ)。
　　對礦井火災(zāi)的物理特性及運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行了分析，對火焰和煙霧進(jìn)行了建模，同時根據(jù)具體的巷道創(chuàng)建了

4、不同狀態(tài)的火焰和煙霧的模型。提出方案將不同的模型等間隔的放置在礦井巷道中，在對礦井火災(zāi)影響因素分析之后簡化了火焰和煙霧的數(shù)學(xué)模型，將影響因素簡化為了熱浮力、摩擦、重力以及風(fēng)力的影響，重點研究了風(fēng)力轉(zhuǎn)化為風(fēng)場之后對粒子系統(tǒng)的運(yùn)動變化的影響，通過編程仿真了火災(zāi)發(fā)生之后火焰和煙霧在單條巷道和具有分叉口的多條巷道的蔓延，同時模擬了不同風(fēng)速下火災(zāi)的蔓延情況。
　　本文重點通過對Unreal Engine4粒子系統(tǒng)接口以及通信方式的研究實現(xiàn)了