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“航空发动机虚拟教学实验系统”的设计研究及开发应用是运用现代新技术来改革传统的教学方式的一个突破,虚拟现实技术作为新的教学媒体,它的出现无疑将对教育界产生深远的影响。系统是面向大中院校航空发动机专业的教学,科研和发动机设计而研究开发的,具有较高的实用价值。本论文围绕“航空发动机虚拟教学实验系统”的设计、开发及实现过程而展开,主要研究工作及所取得的研究成果如下: 1.基于VC++6.0和Vega的软件开发环境,实现了航空发动机虚拟教学实验系统。该系统由虚拟装配、模化教学、流场显示、试车实验四大部分组成,该系统利用虚拟现实技术使得发动机教学效果达到了形象、实时、逼真。 2.分析并研究了虚拟现实系统中的碰撞检测算法,利用基于包围盒及包围球等碰撞检测方法实现了虚拟装配中的发动机各部件的碰撞检测与数据手套装配过程中手指和发动机各部件的碰撞检测。 3.设计并实现了多视点、多角度、全方位的实时视点观测方法,并建立了一整套随任意控制视点进行局部或全局的观测场景的方法。为用户进行微观和宏观观察仿真进程及虚拟视景提供了便利的途径。 4.设计了基于粒子系统和贴图的特殊效果设计,把粒子系统的行为模型和几何模型统一起来,对粒子系统的属性及随机性作了理论性的分析研究,并利用粒子系统模拟了发动机内部的气流效果,利用特效功能实现了发动机燃烧室燃烧的火焰效果。 5.分析并研究了三维立体显示的原理和算法,完成了立体显示功能,并成功接入空间定位器与立体眼睛等虚拟现实外设,使使用者真正置身于虚拟发动机教学的三维场景中,实现了虚拟现实系统的沉浸效果。