基于VR技术风力机动力学模型三维可视化研究

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科学计算可视化和虚拟现实是近几年在计算机图形学领域内的两大热门研究内容。传统的动力学分析软件主要是以二维图形来显示分析结果,这对分析像风力发电机组这种复杂的大型产品已经不能完全满足其要求,在制造风力发电机之前不再可能制造出一台物理样机,来进行实际的测试其各个方面的性能指标,必须在制造之前设计出数字样机来验证设计的各个部件的准确性。将虚拟现实技术与科学计算可视化技术结合而产生的新的研究领域备受关注,把这个新的研究领域应用于动力学分析中,可视化分析结果,利用虚拟现实环境里的交互可视化手段,增强了人与计算机之间的交流,更加能够清楚直观全面的发现可视化结果中包含的所有信息。本文主要是应用虚拟现实技术解决大型复杂产品——风力发电机组的分析数据三维可视化,得到一些更直观细致的工程数据分析结果。具体内容如下:首先,了解什么是动力学模型,以及动力学分析过程,熟悉掌握三维图形显示基本理论,重点掌握图形变换和坐标系的变化规律。就目前虚拟现实技术中的立体显示技术的基本工作原理进行了说明。其次,针对上海交通大学开发的虚拟场景管理平台进行仔细研究,并在此基础上进行程序调试与修改,生成Ansys可视化模块。使其可以实现部分动力学模型三维可视化。利用UG8.0软件,建立风力发电机组的三维模型,应用传统的动力学分析软件建立风力机的关键部件动力学模型。将风力发电机组的各个关键部件的数据提取,分析处理结果,使其在Ansys可视化模块中进行三维可视化显示。再次,应用美国CEI公司研发的软件Ensigh(tGold)版本,对风力发电机整机Ansys分析结果三维显示,实现了整机的动力学分析模型三维可视化。最后,利用CyberMaker与3Dmax软件结合,模拟出达坂城风场的交互漫游场景。实现了整个风力发电场的全景展现以及内部传动系统动力学模型的运动仿真过程,场景中所有模型均可立体显示。
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