基于GPU的油田井喷起火与事故处理仿真

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随着计算机图形学和多媒体技术的快速发展,基于虚拟现实的仿真系统在教育、游戏、油田、医学等领域有着十分广泛的应用。结合油田的需要,虚拟现实技术可以应用到油田井喷起火、灭火的仿真系统中。如要将火灾现场进行虚拟再现,对系统中的火、烟、水等物体的实时高效模拟是一个关键的环节。随着GPU计算能力的不断提高,把GPU的并行计算、像素处理、可编程等特性应用到系统中,可以提高系统效率并增强画面的真实感。本文首先对火焰和GPU的研究现状进行了阐述,然后对可编程GPU的图形流水线、GPU通用计算等做了详细的介绍。从油田井喷起火灭火两个大的方面出发实现基于GPU的油田井喷起火与事故处理仿真,重点研究了以下问题:1.从提高油田井喷起火、灭火系统的视觉效果和运行速率出发,完成了系统中重要物体火焰的模拟。介绍火焰模拟的设计过程,用基于物理的方法实现火焰的模拟,并确定了火焰的物理模型,然后完成火焰的可视化。在模拟过程中,利用GPU的可编程性、并行性完成物理方程的求解,并用基于GPU的粒子系统的方法实现火焰可视化,提高整个系统的运行效率和真实感。2.针对油田井喷起火的危害及特点,根据井喷起火的灭火方法和灭火作业程序,确定本文所用的灭火方法并选用适合的灭火剂,进而选择基于GPU的粒子系统的方法实现灭火剂和烟的模拟。利用碰撞检来测检测灭火剂与火的接触,火焰粒子的参数根据检测的结果不断变化,这样就可以表现火苗的动态变化,最后完成油田井喷起火的灭火模拟。
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