资源描述：
《矿井火灾虚拟现实重现技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、矿井火灾虚拟现实重现技术的研究*国家十五科技攻关项目专题（编号：2004BA803B04-1）；国家自然科学基金项目（项目编号：50474031）王海燕，周心权中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京，100083摘要：论文研究了矿井火灾虚拟现实重现的技术，提出了利用CFD数值模拟结果控制虚拟世界中火烟运动的方法。通过将离散相模型引入矿井火灾数值模拟过程，初步建立了虚拟现实技术与CFD技术耦合理论。在WTK虚拟现实软件平台基础上，构建了矿井火灾虚拟现实系统。该系统主要包括火烟表现、烟气运动控制、立体沉浸效果、纹理控制、光线控制、碰撞检测等方面内
2、容。以矿井综采工作面及其联络巷道为场景，利用建立的虚拟现实系统再现了矿井火灾时期烟流滚退现象。关键词：矿井火灾；虚拟现实；CFD；耦合StudyonTheApplicationTechnologyofVirtualRealityinMineFireWangHaiyan,ZhouXinquanResourcesandSafetyEngineeringSchool,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Beijing,China,100083Abstract:Inthispaper,theVirtualReality
3、(VR)Technologywasappliedinminefire.Themethod,whichCFDnumericalresultsareutilizedtocontrolthemovementofflameandsmokeinVirtualEnvironment,isputforward.Bymeansofthediscretephasemodelinnumericalsimulationofminefire,thecouplingtheoryofVRandCFDisrealized.TheminefireVRsystem,whichinc
4、ludesflameandsmokerepresentation,smokemovementcontrol,3Dimmersioneffect,texturecontrol,lightcontrolandcollisiondetection,issetuponthebasisofWTKsoftwareplatform.Moreover,thefullymechanicalcoalminingfaceandroadwaysarecreatedinminefireVRenvironmentandthesmokerollbackphenomenondur
5、ingminefireisrecurred.Keywords:minefire;virtualreality;CFD;coupling1引言矿井火灾不仅能使矿井遭受巨大的物质损失，同时也是导致井下职工伤亡的重大渊源。矿井火灾发生都非常突然，常常出人预料，而且发展迅猛、激烈，由于井下风流热力学状态的急剧变化而可能造成更大的事故，如可燃气体爆炸。因此，在灾害发生后，如何采取及时准确的救灾措施，将灾害事故造成的损失降低以及如何从矿井设计、生产管理上预防灾害的发生成为维护煤炭安全生产、保护人员和财产免受灾害威胁需要解决的主要问题。在这些问题中，人们已经取得
6、了丰富的研究安全工程的技术和理论，但多从抽象的理论和数值模拟上进行。对于现场工作人员和管理者来说，多数人并非流体力学方面的专家，他们在理解这些数量庞大的数据所代表的理论或现象时会显得比较困难，并且使用这些数据时常需要更多的时间并可能导致失误，因此需要更为直接的或者更为形象化的表达方式。虚拟现实技术可以完成帮助表达现场工作场景和数值模拟流动的详细信息。虚拟现实技术与计算流体动力学（CFD）技术的相互结合已经成为虚拟现实技术发展的一个亮点，在国外火灾领域已经有前人进行了初步的研究，但是仅以矢量箭头的形式表现流体的流动[1]，其在火焰和烟流的外在表现上却
7、还欠缺，在国内矿井火灾领域还鲜有进行。本文主要研究利用虚拟现实技术原理，结合巷道火灾场模拟结果进行矿井火灾的虚拟现实重现的方法。2矿井火灾虚拟现实实现系统2.1矿井火灾虚拟现实系统构成再现煤矿井下火灾燃烧和烟气蔓延的场景是矿井火灾救灾和事故调查以及安全培训需要解决的主要内容。目前在安全领域已经建立了大空间建筑火灾VR系统[2][3]，但在煤矿安全领域中还没有成熟的虚拟现实系统。对煤矿巷道和工作面火灾、烟雾的模拟，需要建立三维井巷和工作面场景。本文主要对燃烧、火焰、烟雾的运动与CFD模拟结果的结合进行研究。论文采用WTK虚拟现实软件包和Microso
8、ft公司的VisualC++作为主要的开发工具，WTK作为实现最终体现的软件平台，VisualC++完成相关代码的编写。应
