基于cfd工业过程气流模拟和虚拟现实的研究

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1、IYolllllllllllll8lllllt4llllllollllll6lll17llUl鬯ADissertationin．S——afety,TechnologyandEngineering．．ResearchonSimulationandVirtualRealityofIndustrialProcessAirflowBasedonCFDbyWangXianfuSupervisor：ViceProfessorLiuJingxianNortheasternUniversityJanuary2008l●●▲lfI，，

2、．独创性声明

3、本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：互让萄日期：伽2．f．心学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行

4、检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。)学位论文作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：J，东北大学硕士学位论文摘要基于CFD的工业过程气流模拟和虚拟现实研究摘要工业过程中的气流运动严重影响着企业的生产状况，作业环境质量以及职工身体健康。矿井通风、井喷过程、铝电解槽集气罩等场所的流体无论作为输运媒介、生产物质、还是环境保障都对各领域起着主要的作用。CFD是流体研究中的重要方法，不仅可以取代部分耗时、耗资的物理实验，而且可以大大提高工艺优化的效率，因此是很有前途的方向。虚拟现实在可视化与立体显示方面具

5、有突出的优点，是仿真的最高境界。本文从流体力学基本理论分析出发，研究了不可压缩和可压缩流体的CFD方法，并引入虚拟现实技术，确定了三维立体显示的算法和三维图像的产生方法；通过耦合的CFD与虚拟现实技术，提出了模拟结果立体化显示的方案。在对矿井空气质量和地下热源分析的基础上，运用工业通风与计算流体力学理论，并借助专业化CFD软件对红透山地下采场的风流情况进行了模拟，给出了采室中温度场、压力场、速度场及流线的分布情况，并与实际测量结果进行了比较，具有相当好的吻合性。还对压缩性流体的井喷过程进行了研究，用理论公式对不同气体组份在不同管径

6、、压力、风速下的扩散情况做了分析，通过模拟得到井喷气体在空间的浓度分布和可能的点火位置与范围，模拟结果与理论公式计算吻合，并通过了专家的验证。针对铝电解槽集气罩内风流，以内部风压均匀为原则，采用CFD对罩内风流速度场、压力场进行了模拟，并对集气罩的结构、烟道开口尺寸进行了优化，达到满意的效果。另外，还在协助建立的东北大学大型虚拟现实平台上，对模拟结果进行了三维立体化，实现了虚拟现实。创建的场景具有较好的立体感，不仅拓宽了虚拟现实技术的应用领域，也提高了CFD的研究水平。关键词：CFD；虚拟现实；气流；矿井通风；井喷；铝电解槽一＼，

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8、-东北大学硕士学位论文AbstractResearchonSimulationandVirtualRealityofIndustrialProcessAirflowBasedonCFDAbstractIndustrialprocessairflowaffectsseriouslyenterprise’sproductionconditions，operatingenvironmentandworkers’health．Fluidisplayingthekeyroleregardlessoftransportationmedia

9、,productionmaterials，orenvironmentalprotectionintheplacessuchasmineventilation，wellblowoutandaluminumelectrolytictrough．CFDisallimportantmethodoffluidstudy．Itcannotonlyreplacepartoftime-consumingandexpensivephysicsexperimentsbutalsogreatlyimprovetheefficiencyofprocess

10、optimization．Therefore，itisverypromisingdirection．Virtualrealityhasoutstandingmeritofvisualizationandthree—dimensionaldispla