基于粒子系统的高温氧化铝陶瓷辊棒道窑燃烧过程可视化方法

　　可视化作为理解复杂现象与数据的有效手段,在各个领域得到了广泛应用。其中,粒子系统方法是迄今为止用于描述不规则物体比较成功的方法之一,尤其是对边界不明显的模糊物体的模拟(例如火焰、雪花等)显示出独特的优越性。论文提出了基于粒子系统的耐高温陶瓷管道窑火焰燃烧可视化模型,该模型主要包括火焰传播可视化模型、湍流流场可视化模型等。 在对耐高温陶瓷管道窑燃烧现象及特征进行分析的基础上,论文引入粒子系统作为燃烧可视化建模的基本方法,并介绍了粒子系统的基本原理以及面向耐高温陶瓷管道窑火焰燃烧可视化的组成模块。

　　在对基于粒子系统的火焰模拟方法进行研究的基础上,论文建立了一个火焰传播可视化模型并详细讨论了该模型中火焰粒子属性的初始化及其变化,包括火焰粒子的形状、大小、颜色、透明度、位置、速度、生命期等；论文还讨论了火焰粒子的运动和绘制。采用火焰粒子系统模拟燃烧火焰的运动扩展,火焰粒子的速度体现了火焰的传播速度。为了增强火焰在耐高温陶瓷管道窑中燃烧的真实感,文章采用了纹理映射技术、混色处理技术、碰撞检测技术等。 在分析了湍流流动特征的基础上,文章从可视化的角度出发建立了一个湍流流场可视化模型来模拟动态湍流流场。论文阐述了基于粒子系统的动态湍流模型的构建思想,并依照此模型来对耐高温陶瓷管道窑燃烧过程中产生的湍流进行模拟,将湍流流场的运动作用到火焰传播粒子上使其运动轨迹发生改变,以此来体现燃烧中的气流运动对火焰面形状以及火焰传播速度的影响。 论文还研究了对耐高温陶瓷管道窑温度场及其切面进行可视化显示的方法,即通过建立一个温度-颜色映射表、将CFD计算后得到的数据按照网格划分规律导入并显示的方式来实现,并且就温度切面显示时出现的显示效果较差的问题进行了分析并提出了改进方法。 文章最后介绍了上述模型实现的数据结构及功能模块,建立了一个三维交互仿真系统。论文的研究工作对验证耐高温陶瓷管道窑炉结构的合理性及进行设计优化具有一定的参考价值。

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