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实现对水波的计算机模拟

目前,各种高性能计算机正以其强大的运算能力被广泛应用于各种领域,其中对自然界的物理现象和自然规律进行仿真是主要应用之一。由于许多专业书籍对此类仿真技术讳莫如深,使不少程序设计人员对此类程序的设计问题感到无从下手。本文以对真实水波的产生、扩散、衰减以及多个水波的交迭过程的计算机模拟为例,介绍此类程序的设计思路与解决方法。在程序的实现过程中,为了使仿真的效果更加逼真、处理数据显示的速度更快,本文使用了DirectX中的DirectDraw技术利用硬件加速器对数据的显示进行加速。$$扩散及衰减处理$$要对某种自然现象进行仿真,就必须对该现象的特性有很好的认识。比如对于本文所仿真的对象水波而言,就要对水波的诸多特性,如扩散性、衰减性、反射性以及水的折射等都要有所认识,并最终通过程序算法体现在程序中。这些关于波的特性属于普通物理的研究范畴,本文不再赘述。根据以上的特性,再利用计算机、数学和几何等有关知识就可以在计算机上模拟出真实的水波了。...  (本文共7页) 阅读全文>>

武汉理工大学
武汉理工大学

虚拟现实系统中不规则形体的几何表现

虚拟环境是一种先进的人机界面,能同时提供诸如视觉、听觉、触觉等各种直观、自然的手段,与计算机中的模型进行实时交互,从而生成一种具有真实世界效果的计算机环境。随着计算机技术的迅猛发展,虚拟现实技术的应用领域也必将越来越广泛,同时对图形生成的真实感和实时性两个方面都提出了极高的要求。尤其是对于数据量庞大的场景,解决真实感和实时性问题,已成为虚拟现实领域中亟待解决的瓶颈问题。在虚拟现实系统中,烟雾、地形、水波、火焰等特殊效果的逼真程度,将直接影响操作者的沉浸感,关系到整个系统设计的效果。本论文工作旨在解决虚拟环境中不规则物体的表现问题,并达到虚拟场景的真实感和对其操作的实时性的较好结合。在现实世界中,自然景物常常具有极其丰富的表面细节和不规则的表面外形。在对这些景物的计算机模拟过程中,如果采用传统的计算机图形学方法对表面细节一一进行建模,再进行场景绘制、渲染,显然不切实际。场景中过分详尽的细节并不会增加人们对场景景物的理解;并且,对在...  (本文共113页) 本文目录 | 阅读全文>>

电子科技大学
电子科技大学

基于后处理特效的水渲染

在计算机真实感图形绘制中,水的模拟一般分为两个部分内容,动态建模和光影渲染。动态建模主要考虑水作为一种流体,没有固定几何形状,其建模是以一种物理模型的方式,往往还要考虑其周边环境对其的形状影响,例如河流、大海等不同环境的水的物理模型建立,通过物理模型动态求解其几何形状变化。在模型计算中,外界动态扰动以及自身波动的计算是其重要内容;而光影渲染侧重在于对水对光反射与折射的效果,这主要是由于水是透明的,对周围环境还有一个镜面效果。目前对于水的波动,特别是海浪的模拟已经有了比较成熟的模型和算法了,为了保证人们看到连续平滑的水波,则必须保证每秒钟至少应渲染20帧以上。常规的模拟算法要对水进行精确的模拟计算,其浮点计算量比较大,往往消耗了大量CPU资源。因此目前针对海浪的模拟还只能是在一个独立的演示程序中进行,很难应用到游戏引擎中。本文考虑把水波模拟过程中特别是光阴模拟部分,采用并行计算的方法,在GPU中进行,以便于充分利用GPU的计算能力...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

《水运科学研究所学报》1994年Z1期
水运科学研究所学报

煤炭中转系统计算机模拟

1前言 计算机技术的不断发展,使模拟方法在解决复杂系统问题中得到越来越广泛的应用,根据系统的内部结构,可设计出模拟模型和方法,川于描述系统的运作过程,井计算出有关统计结果.华南煤炭海运中转系统是一个非常复杂的水运系统,涉及因素多,很难建立定最化数学模型来描述中转系统的船舶、码头和堆场等运作情况,飞(li系统模拟则是一种比较有效的方法. 随着华南地区经济的高速发展,“八五”、“九五”期间对煤炭的需求迅速增加。而广东省煤炭资源贫乏,大部分煤炭需从外地调入.根据有关发展规一划,广东省煤炭一部分由国内铁路、海运调入,另一部分则需从国外进口,主要来自澳大利亚‘为了适应广东省煤炭海运高速发展和进口煤炭接卸的需要,充分发挥大船在远距离运输的经济性,珠海市规划在高栏港建设10万吨级大型煤炭中转系统,其中1。万吨级接卸泊位一个,2万吨级、1千吨级装船泊位各两个,大部分煤炭由水上中转,少量山陆路疏运。该中转系统的建成为广东省外贸进口煤炭运输船型大型...  (本文共9页) 阅读全文>>

《水运科学研究所学报》1999年02期
水运科学研究所学报

港口码头系统计算机模拟技术应用的现状与发展

港口码头系统作为一类较大的服务系统,具有多个随机因素,如船舶和货物集疏运工具到港时间的随机性;船舶作业和码头操作受风、浪、雾、雨、潮等气候因素随机变化的影响;泊位、装卸和堆取设备、堆场及职员的情况随时间变化;船舶和货源组成情况以及用户的服务要求不断变化等;整个系统效率的发挥依赖于各子系统之间的相互协调,单个子系统的高水运科学研究所学报1999年第2期或低效率,都无助于或影响整个系统效率的发挥。这些特点决定了不可能建立数学模型来研究港口码头系统,而模拟技术可为这类复杂且多个随机因素相关联的系统研究提供了一条有效的途径。 本文介绍模拟技术发展情况及港口码头系统计算机模拟的应用情况;通过国内外港口码头系统计算机模拟技术的应用现状,包括交通部水运科学研究所掌握最新计算机模拟手段的情况的介绍,分析了国内港口码头系统计算机模拟技术应用的现状与发展。模拟技术的发展 模拟就是通过对系统模型的实验,以研究一个存在的或设计中的系统的有关问题的方法。...  (本文共10页) 阅读全文>>

《计算机产品与流通》2018年01期
计算机产品与流通

计算机模拟在物理实验中的应用

计算机技术信息在不断的发展,多媒体在教学当中广泛应用,计算机技术给物理教学创造了新的教学方式。计算机模拟应用在物理实验当中,可以改变物理实验教学的方式,激发学生学习物理的兴趣,可以增加物理实验的教学内容,提升教学效率和质量。一、计算机模拟在物理实验中的优势计算机模拟在物理实验当中应用,可以减少各种限制和影响,比如环境、时空、设备等因素。比如,物理学的原子核的链式反应实验、a粒子散射实验以及原子核式结构模型的实验等,这样物理学的初步基础实验,如果学生对其不了解或者没有做过这样的实验,学生就不会建立完整的结构系统。可是,实际的教学当中很难完成这些物理实验,但是利用计算机的信息技术就可以把物理实验现象在学生的面前生动形象的展现出来,让学生能够更好的了解和掌握实验内容。计算机模拟实验通过先进的计算机信息技术,给物理实验教学增加生动的信息资源[1]。比如,利用计算机的多媒体技术模式形象的展现直观的实验过程,可以培养学生的实践能力和创新想象...  (本文共1页) 阅读全文>>

《物理教学》2017年05期
物理教学

通过计算机模拟辅助行星运动的教学

行星的运动在物理学历史上扮演了一个重要的角色。行星的运动规律是万有引力定律得出的基 —础,因此它是中学物理的一项重要内容[2]。由于学 在直角坐标系中运动方程为:生对天体运动的研究缺乏观察的条件,对中学生来说本节内容是抽象的、陌生的,甚至无法去感绅。中学生对天体的运动充满好奇又觉得非常神秘而不易理解[3]。所以我们必须去引导学生了解星体运动。冑中’=?+3;2。这里地球质量已经被约掉了。现在中学往往B经具备了丰富的錢体计難鮮设施,但是躲少充分棚M设脑方法。本文織使得^GM不是太大也不是太小。为了描述介绍如何通过使用计算机模拟行星运动开展辅助地球轨道,我们选择地球轨道的半长轴的长度作为mm〇 长度的单位。这个长度单位被称为天文单位本文首先介绍使用计算机模拟行星运动的原(AU)’lAU=1.496XlOum。时间的单位采,1年理。这些原理的描述使用了微分方程。这是中学教或者3.UXIO7 s。在这些单位中,地球的运行周期师所熟悉的。...  (本文共3页) 阅读全文>>