內(nèi)燃機(jī)燃燒的可視化建模及其在WD615柴油機(jī)數(shù)字樣機(jī)中的實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，數(shù)字樣機(jī)技術(shù)已經(jīng)成為產(chǎn)品開發(fā)的一種主要方法，它以計(jì)算機(jī)仿真模型為基礎(chǔ)，為相關(guān)產(chǎn)品建立合適的數(shù)字化模型。本文通過研究內(nèi)燃機(jī)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域?qū)Σ灰?guī)則物體真實(shí)感模型的相關(guān)研究，分別為以上物理過程建立起相關(guān)的數(shù)學(xué)模型。粒子系統(tǒng)以及細(xì)胞自動機(jī)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(xì)胞自動機(jī)應(yīng)用到那內(nèi)燃機(jī)場景中，并在WD615內(nèi)燃機(jī)的數(shù)字樣機(jī)環(huán)境中實(shí)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(dāng)前數(shù)字樣機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨向，提出了在數(shù)字樣機(jī)中建立可視化模型的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)對計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中對不規(guī)則物體的描述方法進(jìn)行了研究，比較了通過研究物質(zhì)運(yùn)動規(guī)律建立數(shù)據(jù)模型和通過預(yù)運(yùn)算建立偽隨機(jī)效果的區(qū)別，并以粒子系統(tǒng)和細(xì)胞自動機(jī)為例概述了通過建立數(shù)據(jù)模型對不規(guī)則物體進(jìn)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(jī)的噴油效果，并對噴油過程的物理模型進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。通過應(yīng)用粒

3、子系統(tǒng)對油霧粒子的物理運(yùn)動模型進(jìn)行描述，定義了粒子系統(tǒng)中粒子的特征屬性以及運(yùn)動規(guī)律，同時(shí)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(shí)闡述了在場景實(shí)現(xiàn)中使用的的基于廣告板技術(shù)的紋理映射方法。 第三章描述燃料粒子在點(diǎn)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(jī)產(chǎn)生的擾動效果與霧化現(xiàn)象之間的關(guān)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(xì)胞自動機(jī)建立了與場景對應(yīng)的細(xì)胞空間，同時(shí)基于粒子相互作用

4、的機(jī)制建立細(xì)胞自動機(jī)的演化規(guī)律，并對霧化過程的擴(kuò)散趨向性的可視化實(shí)現(xiàn)了控制。最后闡述了如何通過應(yīng)用元球的思想實(shí)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(jī)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(shí)體積不斷變化的特點(diǎn)，提出了變體積的細(xì)胞自動機(jī)模型。變體積的細(xì)胞自動機(jī)模型根據(jù)體積的變化需要，進(jìn)行細(xì)胞空間的重新劃分，并且在細(xì)胞空間重新劃分以后對新老細(xì)胞進(jìn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。最后根