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计算流体力学权威发布_计算流体力学cfd(2024年11月精准访谈)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：观点更新日期：2024-11-26

计算流体力学

深度学习与流体力学的融合与挑战 𐟌Š 流体力学基础理论与编程实战流体力学基本理论：从经典到现代，深入浅出。湍流理论与模型：湍流是流体运动的复杂现象，这里将介绍其基本原理和模型。傅里叶变换：在流体力学中的应用，包括非线性Burgers方程和二维不可压NS方程的案例分析。伪谱法：一种高效的数值方法，用于求解流体力学方程。 𐟒𛠆luent简介与案例实战 Fluent软件概述：了解Fluent的功能和特点，以及它在流体力学中的应用。网格划分与计算流程：掌握网格划分技术，熟悉Fluent的计算流程和步骤。圆柱绕流案例：通过具体的案例分析，理解流体在圆柱周围的流动情况。两相流案例：小球入水的场景，探讨两相流的复杂性和处理方法。 Fluent结果后处理：如何处理和可视化Fluent的计算结果。 𐟧 机器学习基础理论与实战人工智能与机器学习：从基础概念到高级算法，包括最优化理论和支持向量机等。深度学习：从RNN到CNN，再到微分算子，探索深度学习在流场分析中的应用。流场超分辨：基于卷积神经网络和生成对抗网络的流场超分辨分析。 𐟌 嵌入物理信息的深度学习物理信息神经网络(PINN)：介绍PINN的基本原理和案例分析。神经常微分方程(Neural ODE)：时间积分和实际应用，包括Neural ODE的实战案例。嵌入几何对称性的神经网络：在哈密顿力学中的应用，包括不可分辛神经网络的案例分析。嵌入高精度格式的神经网络：双曲型偏微分方程及其应用，以及嵌入高精度格式的神经网络案例分析。 𐟎堦𕁥Š觔Ÿ成与后处理 Tecplot可视化：展示标量场和向量场的可视化效果。 Houdini渲染：高保真流场的展示和渲染。扩散模型：基于扩散模型的流动生成方法。 BackTrace可视化：高精度流场可视化的实现方法和案例分析。

意大利30米双体游艇：奢华与性能兼备探索意大利ISA Yachts的全新力作——Extra X30 VILLA双体游艇，这款游艇融合了现代汽车与建筑设计的精髓，展现出无与伦比的优雅与创新。𐟚—𐟏™️ 这款游艇以其开放式的多层布局和双体船平台的效率为特色，旨在为船主和客人提供更加悠闲的水上生活体验。𐟌Š𐟛𖊊室内设计以超高天花板和全景窗户为亮点，确保了宽敞的视野和极致的舒适度。船东舱的折叠式露台设计，不仅是一个私人空间，更是一个享受宁静时光的理想之地。𐟏ᰟŒ… X30游艇采用了CFD（计算流体力学）方法，优化了船体的流体动力学性能，使其在海上航行时更加高效和稳定。𐟌꯸𐟌Š 动力系统方面，这款游艇配备了混合动力推进系统，旨在减少二氧化碳排放量，同时太阳能电池为船上设施提供额外能量，提升了能源利用效率。☀️𐟔‹ 技术参数：全长：30.5米或 100英尺型宽：13.7米或 44.95英尺吃水：1.9米或 6.23英尺容积总吨：320GT 材质：铝制船体及上层建筑动力系统：4 x Volvo Penta IPS 1350 最大航速：17.5节经济航速：12.5节载客：10人/5间卧室船员：5人/3间船员舱这款游艇的外观设计及室内设计均由PHATHOM STUDIO精心打造，展现出无与伦比的奢华与品味。𐟎谟ŒŸ

Fluent仿真，硬件咋配？ Ansys Fluent是目前市场上非常受欢迎的商用CFD（计算流体力学）软件包，占据了60%的市场份额。它广泛应用于与流体、热传递和化学反应相关的行业。Fluent具有丰富的物理模型、先进的数值计算方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计等领域有着广泛的应用。例如，它在化工、能源、工业上的应用包括燃烧、喷射控制、环境分析、油气消散与聚积、多相流、管道流动等。 Fluent能够模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动，其应用领域极为广泛，包括机械工程、化工工程、环境工程、生物医药等。此外，Fluent还应用于水轮机、风机水泵、空气动力学、水动力学、传热分析、燃烧分析、多相流分析等。操作系统要求 𐟖寸 Ansys Workbench 2022 R1支持Linux x64（linx64）和Windows x64（winx64）操作系统，不支持32位系统。确保计算机安装有网卡和TCP/IP，并将TCP/IP绑定到网卡上。硬件配置推荐 𐟔犥䄧†器（CPU）：推荐使用具有多核心和高频率的CPU，如Intel Xeon或AMD EPYC处理器。 GPU计算与关联求解器 𐟎PU型号：Fluent支持基于NVIDIA的CUDA API实现并行计算，只支持NVIDIA的GPU，包括NVIDIA Tesla和Quadro系列。例如，单个Nvidia A800 80GB的性能比采用80个Xeon 铂金8380核心的集群高5倍；如果扩展到8个NVIDIA A800 GPU，仿真速度可提升30倍以上。 GPU内存容量：GPU显存消耗取决于案例的大小、网格类型、启用的模型、精度和某些求解器设置。例如，用六面体网格，单精度，一百万单元模拟湍流时，需要约1GB的GPU内存。求解问题：Fluent支持3D几何、单精度/双精度、可压缩流动、共轭传热、湍流模型（如Standard k-epsilon、k-omega SST等）以及瞬态和稳态计算。显卡（GPU）：推荐使用支持CUDA或OpenCL的高性能显卡，如NVIDIA Tesla或AMD Radeon Instinct。内存（RAM）：推荐使用大容量内存，如64GB或更高容量的DDR4内存。存储（Storage）：推荐使用高速硬盘或固态硬盘（SSD）作为系统盘和数据盘，以提高数据读写速度。网络（Network）：推荐使用高速网络连接，如Infiniband或Omni-Path，以支持高效的并行计算。通过合理的硬件配置，可以确保Ansys Fluent的流体仿真计算更加高效和准确。

#流动功# 什么是流动功？在物理学中，流动功是指由于流体在作用力的作用下移动所做的功。它常常出现在流体力学、热力学以及动力学等领域中。通过流动功的概念，我们可以理解流体在各种情况下的能量转化和传递。首先，让我们深入了解一下流体力学和功的概念。流体力学是研究流体（液体和气体）在各种条件下的运动行为的学科。对于流体来说，其分子之间的距离较大，可以自由移动，因此流体的形状和体积会随外界的力的作用而发生改变。流体力学通过运动学和动力学的原理解释了流体的运动过程。而功则是物体或系统在受到外界作用力的作用下所做的功。在物理学中，功的计算通过力和移动的距离之间的乘积得到。比如，当我们用力推车沿平直的路面移动一定距离时，我们就对车所做了功。功的单位是焦耳（J），它表示做功的能量。在流体力学中，当流体分子受到外界力的作用，沿着一定的路径移动时，流体分子对外界所做的功就是流动功。流动功通常可以用以下公式计算：功⠽⠥Ž‹强⠃—⠦𕁤𝓤𝓧篂㗂路程其中，压强代表外界对流体施加的压力，流体体积是指流体在流动过程中穿过的体积，路程表示流体的流动路径长度。流动功在很多实际应用中都有重要的作用。举个例子，当用水泵将水从低处抽到高处时，水泵对水所做的功将被转化为水的位能。又如，当气体在活塞上进行压缩时，外界对气体所做的功将被转化为气体的内能。通过研究流动功，我们可以更好地理解这些过程中能量的转化和传递。除了在流体力学和热力学中的应用，流动功的概念也可以扩展到其他领域。比如，在生物学中，我们可以通过流动功的概念来解释血液通过血管流动时所做的功，以及空气在呼吸过程中对肺部所做的功。又如，在工程学中，我们可以通过流动功的概念来研究液体和气体在管道、风洞等系统中的流动行为，并计算流体在整个流动过程中所做的功。综上所述，流动功是物理学中一个重要的概念，用于描述流体在受到外界力的作用下移动所做的功。通过深入理解流动功的概念，我们可以更好地理解流体力学、热力学以及动力学等领域中能量的转化和传递过程。同时，流动功的概念也可以扩展到其他领域，为我们探索和解释各种自然和工程现象提供了重要的工具和思路。

一直以来，无论是中美军事能力对比，还是中美第一岛链军事演习，一个绕不开的话题就是中国的陆基导弹技术，尤其是现在我国的高超音速导弹技术，可以说是妥妥的世界第一。为什么我国的导弹技术这么强？根本原因在于我国的风洞技术已经远超世界各国。如果你觉得这个“远超”用得不对，那么不妨接着往下看。导弹关键在制导很多人可能对中国高超音速导弹世界第一持怀疑态度，觉得俄罗斯的“锆石”、“匕首”，美国的AGM-183A都是大名鼎鼎，预计飞行速度达到了20马赫，打击能力不俗。然而，许多人忽视了一个非常关键的要素，那就是导弹的制导能力。虽然说现在的导弹威力非常巨大，理论爆炸范围能够覆盖几十公里，但我们都知道实战时一枚导弹最多打击一个军事基地或者大型商场大楼。加上由于打击的距离太远，动不动几千公里，产生的射击误差往往也是非常大的。所以导弹之所以被叫做导弹，就是因为它必须要先拥有超高的末端精准制导能力。精确制导还不仅仅是指一发导弹打击的精度，而是指2发导弹前后脚命中同一目标的精度。如果现在的导弹没有这种能力，那就只能说是有制导能力，该叫做超音速火箭炮了。所以，研究导弹的重要工作就是要把精准制导放在飞行速度前面。然而，纵观世界各国，无论是高超音速导弹还是洲际导弹，在公开试验中都未能实现精准这一目标。而我国的东风-17高超音速弹道导弹，很早以前就实现了这一点，因为我们的这个导弹很大一个战略目标，就是要准确打击美国海上的航母。过去美国的导弹一直在吹嘘速度，说什么自己的AGM-183A最高时速能到达20马赫，但对打击精度却是只字未提。在2021年3次试验和2022年的一次试验中，这种导弹测试结果都令美国军方不满，连美国国会都裁减了它1.61亿美元的研发经费。俄罗斯的“匕首”在俄乌战争中的表现还不错，3次实战使用，第一次摧毁了一处乌军大型导弹和航空弹药库，第二次突破了基辅市的“爱国者”防空系统，并使其陷入瘫痪，第三次打击了乌克兰一处一购物中心，引爆了当地的天然气管道。但值得注意的是，俄罗斯的是利用米格-31K战斗机发动的空袭，这放在中美这种大国对抗中，基本上是不会给你这种机会的。所以，匕首导弹确实也没有真正展示自己远距离打击目标时的制导能力。中国的制导能力就毋庸置疑了，美国现在很担心我国的导弹，航母不敢开进来，在韩国部署萨德，在菲律宾和日本部署中程导弹，实际上都是出于这一考虑。在洲际导弹上，我国在国庆前发射的东风-31精准打击目标，已经让世界安静下来了，更别说东风-41了。而反观五常其他四国，过去一直吹的洲际导弹一个都还没能完成精准打击试验。从这些就可以看出，在全球的导弹制导能力上，中国已经是名副其实的世界第一了。风洞技术西方国家高超音速导弹和洲际导弹试射频频失败，没有其他原因，就是风洞技术不行。风洞的原理其实很好理解，我们知道飞机在天上飞得很快，必然受到强大的空气阻力。那么我们反过来想想，是不是可以说飞机在空中相对不动，是风速非常快呢？于是，在这种相对理论下，就产生了制造风洞测试飞机性能的想法。最早的风洞是由英国人韦纳姆在1871年建成的，当时实验风速为0.8马赫。但直到30年后，美国莱特兄弟制造的风洞才成功试验和制造了世界上第一架飞机。后来风洞不光是制造飞机了，任何飞行器都可以实验，像火箭、导弹、卫星设备等等。在风洞技术日益成熟的时候，美国作为其技术发展的前沿，有不少科学家开始研发超音速风洞，即风速在1马赫以上的风洞。世界第一个超音速风洞还是美国做出来的，风速是2.75马赫。而当时参与超音速风洞设计的技术人员只有5个人，他们就是当时世界上唯有的超音速专家。中国为什么今天的高超音速风洞这么发达？那都是因为钱学森就是这5个人中的一个。钱学森回国后，将这些技术也传授给了他的弟子们，才有了中国现在的世界领先。那么美国人后来在干什么呢？怎么就落后了呢？美国看中了计算机模拟风洞技术，又叫计算流体力学（CFD），于是转向这方面研究去了。 CFD听上去非常高级，但是半个多世纪过去了，还无法实现普适湍流模型，结果就是模拟不出来实际飞行情况，这么一来美国的风洞技术可不就落后了吗？著名理论物理学家海森堡去世前就说，他要去问问上帝两个问题：相对论和湍流。看来直到这位科学家去世，他都无法通过计算机模拟出真正的超音速风洞。钱老当时觉得咱们没这个条件，还是坚持做实际风洞稳妥一些，这才有了技术上的赶超。各国风洞对比这里简单介绍一下现在各国的风洞技术。我国10倍音速、20倍音速的风洞都有，只要你把飞行器的模型做好，放到里面吹风就好。风洞会完美地诠释你的飞行器材料抗不扛得住压力和热量，在高速下会产生多少的方向偏差。技术人员根据影像和数据，对模型进行不停地改变，慢慢的就能够制造出趋近完美的飞行器。目前我国已经公开的最强风洞是JF-22，管道长度167米，官方数据说风俗约30马赫，但有数据认为它最大可能达到38马赫。它的外形数据乃至实验时的图像都得到了央视的报道，而且各种论文数据也都是公开的。外国的高超音速风洞很少的，基本上都只能是靠计算机模拟。俄罗斯，目前似乎只有8倍音速风洞，虽然匕首自称有10马赫，但咱们真没见识过它远程射击时的精度。法国向中国申请过吹一次10倍风洞，中国开价2亿欧元，法国觉得贵还在谈，说明法国还没有能力制造10倍风洞，英国的技术水平也差不多。土尔其也申请过一次10倍风洞，它出价800万欧元，中国理都懒得理它。欧空局也申请过，是20倍风洞，中方出价5亿欧元，他们也同意，但其它条件没谈好。因为我国想要共享一下欧空局的研究数据，原因嘛，这么贵的风洞我总得检查一下吧，万一你的模型把咱们的宝贝卡住了怎么办？实际上以前欧空局就这么对我们的，也算是一律平等了。美国风洞还是有争议的，有的说已经达到了30马赫，还有的说就只有6马赫，连俄罗斯都不如。美国也通过日本向我国申请吹一次，中方开价50亿美元，而且共享数据，美国没同意。这说明美国至少不可能有30马赫的风洞，甚至最多只可能是10倍，不然美国没必要找我们，我们也不会这么狮子大开口。至于日本那个，只能容许50厘米大的模型进入风洞，试验能用的时间就2-3毫秒。因为风洞技术扛不住压力，只能自动降低内驻室的压力，这种降压会严重影响测试结果。你的风洞连风压都不能完全展示实际情况，又怎么可能拿到真正可用的数据呢？也难怪日本发射的火箭在万众瞩目的时候应声爆炸了，这种高精尖技术，稍微一个数据错误就是满盘皆输啊。相比之下，我国的JF22提供的空间直径达到了2.5-4米，全尺寸模型，100毫秒的试验时间，30马赫风速，综合起来这就非常能够还原实际情况了。中国风洞技术无法模仿中国为什么敢于公开自己的部分技术和影像资料呢？实际上就在于我国的爆轰技术真的和国际上是不同路线，属于完全的自主创新了。国际上要么是沿用最早的主流机械压缩模式，要么是主要靠计算流体力学（CFD）。我国的JF-22能达到30-38马赫风速，这是传统方式无法模拟的，只能靠爆轰来产生动能，所以JF-22又叫爆轰驱动超高速高焓激波风洞。爆轰不是指炸弹爆炸，而是利用化学技术，通过类似粒子碰撞的方法释放巨大的动能。官方的说法是，将分子解离主导的复杂介质超高速流，用于模拟高超音速风力。这种技术路线在国际上是独一份的，属于真正的自主创新技术。国际上风洞理论最先进的美国，因为早年间放弃了实体风洞的深入研究，现在对于很多理论已经远远落后于中国。比方说，你的风洞要检测模型在超高温和高压下的数据，至少得有不受风压和高温影响的测量仪器吧。但材料往往都是受这种因素影响很大的，美国现在就无法在高强度风洞中精确地测量数据。总体来看，说一句中国在风洞技术上领先国际20年不过分吧。目前，我国也是比较重视计算机流体这个技术的，试图将它和实际的风洞技术相结合，从而达成技术上的相辅相成。毕竟，万一以后计算机技术突破了，美国也来一个弯道超车就不妙了，所以我们现在把这一块技术也攻克了，未来也能够处于领先地位。

𐟚€克兰菲尔德大学航空专业指南𐟓š 𐟛𐯸 探索克兰菲尔德大学的航空航天学院，多个热门专业等你来挑选！ 𐟌Ÿ 技术计算软件工程 - 入学要求：航空、机械或电气工程背景，或计算机科学一级或二级英国荣誉学位。 𐟔„ 旋转机械、工程与管理 - 入学要求：工程、数学、物理或应用科学的一级或二级英国荣誉学位。 𐟒堥Š襊›、推进与环境 - 入学要求：同上。 𐟌쯸 计算流体力学 - 入学要求：数学、物理、计算或工程学科的一级或二级英国荣誉学位。 𐟒𛠥𗥧苤𘭧š„计算与软件技术 - 入学要求：应用数学、航空、机械或电气工程或计算机科学的一级或二级荣誉学位。 𐟛𐯸 航电系统设计 - 入学要求：工程学科的一级或二级荣誉学位。 𐟚— 自动车辆动力学与控制 - 入学要求：工程、工程科学、物理学、应用数学或其他适当应用的科学同等学历。 𐟚€ 航空航天工程 - 入学要求：数学、物理或工程学科的一级或二级英国荣誉学位。 ✈️ 航空运输管理 - 入学要求：相关学科的一等或二等以上英国荣誉学位，或多年相关工作经验。 𐟌Œ 航空动力学 - 入学要求：同上。 𐟎“ 成功案例分享： - 重庆邮电大学物流管理，绩点3.47，收获克兰菲尔德大学物流与供应链管理。 - 宝鸡文理学院物理学，均分86.7，成功申请克兰菲尔德大学航空动力学。 - 更多成功案例等你来发掘！

天下谈｜流动力学研究：墨水流动控制原理与碳素笔设计文｜趙志丹 ▲流动力学在墨水流动控制中的应用流动力学是研究流体运动规律及其应用的科学，对于墨水在碳素笔中的流动控制具有重要指导意义。墨水作为一种流体，其流动受到多种因素的影响，包括表面张力、粘性、流速与压力的关系等。在碳素笔设计中，合理利用流动力学原理，可以确保墨水流畅、均匀地流出，提高书写质量。表面张力与毛细现象：墨水在笔尖流出时，表面张力起着至关重要的作用。表面张力是液体表面的一种弹性趋势，使液体表面尽可能小。对于墨水而言，表面张力在保持墨水液滴形状以及控制墨水流出速率方面起重要作用。当笔尖接触到纸张形成一个微小的空间时，这一空间可视为一个毛细管。根据毛细管方程，表面张力和接触角会促使墨水在笔尖与纸张形成的微小缝隙中向上爬升，形成一个稳定的墨滴准备书写。这确保了即使在微小的笔尖缝隙中，墨水也能持续供给。粘性流动特性：墨水作为一种流体，其流动受到粘性的阻碍。牛顿流体的粘性可以用牛顿定律来描述，即剪切应力与剪切速率成正比。在笔尖处，由于空间狭小，粘度高的墨水流动速度相对较慢，这有助于控制墨滴的大小，防止墨水过快流出而导致字迹模糊。因此，在设计碳素笔时，需要考虑到墨水的粘性特性，以确保书写的稳定性和清晰度。流速与压力的关系：根据伯努利方程，流速与压力之间存在反比关系。在笔尖处，由于通道突然变窄，流速加快，相应地，笔尖附近的压强会小于笔管内部的压强，这一压差推动墨水持续流出。这一原理被广泛应用于碳素笔的设计中，通过调节笔尖的结构参数（如碗口间隙和轴向间隙）来优化墨水流动性能，确保书写的流畅性和均匀性。 ▲碳素笔设计中的流动力学应用在碳素笔的设计过程中，充分利用流动力学原理，可以显著提升产品的书写性能和用户体验。具体来说，可以从以下几个方面进行优化：笔尖结构设计：合理的笔尖结构设计能够有效控制墨水的流出速度和流量。通过调整笔尖的几何形状、材料特性以及内部通道的尺寸和形状，可以实现对墨水流动特性的精确调控。例如，采用具有微细结构的笔尖材料，可以增大表面张力作用区域，提高墨水的吸附能力；通过调整笔尖内部的通道尺寸和形状，可以优化墨水流动路径，减少流动阻力。墨水配方优化：墨水的物理特性对流动控制具有重要影响。通过调整墨水的配方成分和比例关系（如表面张力调节剂、粘度调节剂等），可以改变墨水的流动性和稳定性。例如，增加表面张力调节剂可以增强墨水的吸附能力；调整粘度调节剂的比例关系可以优化墨水的流动速度和流量。这些措施都有助于提高碳素笔的书写性能和用户体验。仿真与实验验证：在计算流体力学（CFD）技术的支持下，可以建立墨水流动的数学模型并进行仿真分析。通过模拟不同设计参数下墨水的流动特性（如速度分布、压力分布等），可以预测产品的书写性能并进行优化设计。同时结合实验验证手段（如实际书写测试、墨水流动性能测试等），可以进一步确认设计方案的可行性和有效性。综上所述，流动力学在墨水流动控制原理与碳素笔设计中发挥着重要作用。通过合理利用流动力学原理并结合仿真与实验验证手段进行优化设计，可以显著提升碳素笔的书写性能和用户体验。作者｜古文字文献学者趙志丹［个人观点、仅供参考］

𐟚€小白上手ANSYS-Fluent全攻略 𐟎“想要掌握ANSYS-Fluent？这里有一份专为小白准备的详尽学习指南！ 1️⃣ 𐟒𛩦–先，正确下载并安装ANSYS软件包，推荐使用2020R1或更高版本哦。 2️⃣ 𐟓š接着，深入了解计算流体力学的基本原理： - 𐟓–掌握Navier-Stokes方程、动量守恒和能量守恒方程。 - 𐟛᯸学会应用速度入口、压力出口等边界条件。 - 𐟌꯸理解层流和湍流的区别，以及如何选择合适的湍流模型。 3️⃣ 𐟕𘯸然后，熟练运用网格划分工具，如ICEM、Mesh等，理解不同网格形状的适用性，并学会监控网格质量。 4️⃣ 𐟔禎夸‹来，学习如何设置Fluent求解： - 𐟔妠𙦍€求选择对流换热、旋转机械等计算模型。 - 𐟓Œ设置边界条件、物性参数，并选择合适的求解器。 - 𐟎賂始化并运行计算，得出结果。 5️⃣ 𐟓Š最后，掌握后处理结果分析方法，如流线、温度场等可视化工具，更好地理解模拟结果。 𐟚€现在就开始你的ANSYS-Fluent之旅吧！加油哦！

高精度水下光学三维动作捕捉系统应用于船舶、海洋工程研究方向海洋作为地球上最广阔的生态系统和资源宝库,既孕育了无数的生命,也为人类社会的发展提供了重要的资源支持。随着海洋开发的不断深入,人类对海洋环境、船舶设计、海洋工程以及水下机器人等领域的研究和应用需求不断提高。高精度水下光学三维运动捕捉技术作为一项先进的测量与捕捉手段,逐渐成为船舶与海洋领域中不可或缺的工具。这一技术不仅提升了海洋工程和船舶设计的效率,还为海洋生态监测与环境保护提供了全新的视角。 image.png 水下光学三维运动捕捉工作原理与挑战水下光学三维运动捕捉技术的工作原理是通过多台高分辨率水下摄像机同时拍摄带有标记点的目标物体,实时捕捉其三维空间中的运动轨迹,并通过算法处理得到精确的运动模型。这一过程的关键在于如何克服水下环境中的光学挑战,包括光的折射、散射和衰减。在水下,光线的传播速度比空气中慢得多,这导致了折射效应,使得摄像头在捕捉水下物体时,其实际位置会发生偏移。此外,水体中的悬浮颗粒和微生物也会对光线产生散射,影响成像的清晰度。因此,水下运动捕捉设备需要配备专门的滤光镜和图像处理软件,以尽量消除这些干扰因素。 image.png △Boldrewood拖曳水池尽管面临这些技术挑战,随着光学技术、图像处理算法和水下传感器的不断进步,水下三维运动捕捉技术已经在多个领域取得了显著进展,尤其是在船舶设计、海洋工程和生态监测方面。船舶设计与优化中的深度应用船舶设计是一个极为复杂的过程,涉及到多学科的交叉,包括流体动力学、结构力学、材料科学等。船舶在水中的运动受到多种因素的影响,如波浪、风速、流速等,而高精度的水下运动捕捉技术则为船舶设计中的模拟与实验提供了精确的数据支持。船体流体动力学优化:传统的船体设计依赖于计算流体力学(CFD)和物理模型实验来分析船舶在水中的流体动力学特性。然而,CFD模拟由于计算资源的限制,通常需要简化许多物理细节,物理模型实验也存在一定的误差。通过三维运动捕捉技术,设计人员可以实时跟踪缩比船模在实验水池中的运动,并捕捉船体在受到不同水动力影响下的位移、旋转和振动情况。基于这些数据,可以进一步优化船体形状,提高船舶的燃油效率,并减少船体的波浪阻力。 image.png 船舶推进系统的性能评估:推进系统是船舶的核心部件之一,其设计对船舶的航速、稳定性和燃料消耗有直接影响。三维运动捕捉技术可以帮助工程师在实验中精确监测螺旋桨和推进器在工作时的三维运动轨迹,评估其流体动力学性能。例如,技术人员可以通过捕捉螺旋桨叶片在不同转速和负载下的变形和位移数据,分析空泡现象的出现与发展过程,从而优化螺旋桨的设计,减少能量损失和空泡腐蚀带来的结构损伤。船舶稳定性与抗风浪能力评估:船舶在恶劣海况下的稳定性直接关系到航行安全。通过在波浪池中进行高精度实验,使用水下运动捕捉技术可以精确测量船模在大浪作用下的横摇、纵摇和俯仰等运动模式。基于这些数据,设计人员可以评估船舶的抗风浪能力,优化船体的重量分布和稳定性设计,确保船舶在极端海况下的安全性和舒适性。 image.png 智能水下设备与自主潜航器的深度优化智能水下设备和无人潜水器已经成为现代海洋开发与探测的重要工具。这些设备通常用于执行复杂且危险的水下任务,如海洋资源调查、海底结构维护和水下考古等。自主潜航器的运动轨迹优化与导航改进:自主潜航器在执行任务时,如何准确导航并避开水下障碍物是其成功与否的关键。通过三维运动捕捉技术,研究人员可以对潜航器在实验环境中的运动轨迹进行精确测量,分析其导航系统的精度和运动稳定性。例如,在模拟的水下环境中,捕捉系统可以记录潜航器在不同速度和不同水流条件下的运动变化,帮助优化其导航算法,提高其避障能力和能源利用效率。 image.png 水下机器人的精准操控与任务执行:在深海环境中,水下机器人常常需要执行精细的操作,如抓取物体、设备维护或安装结构件。三维运动捕捉技术能够提供实时的位置信息反馈,确保机器人手臂和工具的精准操作。例如,当机器人在水下抓取物体时,捕捉系统可以实时监控其手臂和夹爪的运动轨迹,确保其抓取角度和力度准确无误,避免因误操作而损坏设备或遗漏目标。 image.png 复杂水下作业的精确支持:海洋工程中的水下作业往往涉及到复杂的机器人操作、深水打桩、结构物安装等任务。通过高精度水下运动捕捉系统,可以实时跟踪实验环境下水下机器人和设备的运动状态,确保其按照预定的操作路径进行作业。这种实时的反馈系统不仅提高了作业的精度,还能够减少人为失误带来的风险。 image.png 十几年前,Qualisys推出了商用水下光学运动捕捉摄像机,这一突破性技术迅速在全球范围内得到了广泛应用,不仅涵盖了体育科学,还深入到了多个工业和影视领域。在体育方面,Qualisys水下光学运动捕捉摄像机被用于精确捕捉游泳者的动作,为运动员提供详细的运动数据分析,帮助改进技术,提升表现。同时,在水中步态分析和康复训练中也发挥了重要作用,尤其是在康复领域,可以为医生和物理治疗师提供患者水中行走的精确数据,从而优化康复方案。工业领域中,Qualisys水下光学运动捕捉技术同样表现卓越。它被广泛应用于拖曳水池和造浪水槽等模拟水下环境的工程设施,用于评估水动力学性能和工程测试。此外,在海洋工程领域中,该设备帮助工程师们在复杂的水下环境中精确捕捉和分析各种运动数据,为大型水下设备的设计、测试和评估提供了宝贵的参考信息。 Qualisys的水下运动捕捉技术还被应用于影视制作和动画领域,通过捕捉演员在水下的真实动作,动画师能够更加生动和逼真地呈现水中角色的动作细节。这一技术极大地提升了水下场景在电影和动画中的表现力,使得水下动作更加真实可信。 Qualisys水下运动捕捉摄像机坚固耐用、操作流畅,独有的产品设计,平衡了体积和重量,令摄像机在水中呈中性浮力,方便水中安装。同时,摄像机经过40m水压测试,保证其安全地运行,与Qualisys其它平台的摄像机一样,水下运动捕捉摄像机能同步外接硬件,满足不同的研发需求,利用QTM将3D和6DOF数据实时传输到第三方应用中。在水下运动捕捉系统的应用中,针对不同规模的工作空间,Qualisys提供了多种摄像机选择,以满足用户的特定需求。对于大空间的水下捕捉环境,如大型泳池、造浪水槽或海洋工程测试池,推荐使用Arqus A9UW或A12UW摄像机。这两款摄像机专为广阔空间设计,具备卓越的捕捉精度和强大的覆盖范围,能够高效应对大规模的水下运动捕捉需求,其强大的性能使其特别适合复杂的工程测试、海洋技术研究以及大规模的运动科学实验。 image.png △Arqus Underwater摄像机适合中长距离的测量范围到达30m。而在较小的水下空间,如较小的实验水池、康复训练设备或水中步态分析实验中,Miqus M3UW和M5UW摄像机则是理想的选择,依然保持了卓越的精度和可靠性,非常适合用于需要高分辨率数据的水下运动分析或生物力学研究。 image.png △Miqus Underwater 摄像机适用于中小型测量空间,范围可达15m。无论是大空间还是小空间的系统,都可以选配Miqus Video视频摄像机,以进一步丰富系统的功能。在实验期间,光学运动捕捉系统不需要连接到船舶。摄像机通过船舶上轻量标记点追踪船舶的6DOF位置和方向。位移精度可以低至1mm,旋转角度的精度低至0.1Ⱜ根据空间大小而有所不同。通过Qualisys实时SDK,能将刚体数据实时传输到外部应用程序。 image.png 高精度水下光学三维运动捕捉技术的广泛应用和不断突破,标志着人类对海洋认知水平的进一步提升。通过不断创新和完善这一技术,不仅能够有效提升海洋工程的安全性和效率,还能够更好地应对全球海洋生态环境面临的挑战,为保护和利用海洋资源贡献更多智慧和力量! image.png

「兵器影像超话」台机台造机密泄漏？汉翔工程师在社交媒体张贴大量敏感资料——台湾汉翔公司发布声明，就该公司工程师于社交媒体帐号，多次分享包含台机台造高教机及下一代战机的工程敏感资料。说明如下：经查，报载工程师确为本公司员工，目前负责环控系统与相关热流分析工作。本公司各架勇鹰号交付台伪空军后，均依程序验收及服役，惟1110机服役期间，发现机舱噪音及抖动现象，返厂进行测试及改善，该员为工程处置团队中的一员，执行飞机异常状态分析与排除作业，在处置期间加班频繁招致不满情绪，因而于个人社交媒体发布资料泄愤。再查，本公司经该员同意，进入其帐号后台，逐一检视所有贴文、限时动态典藏等所有资料夹，与工作相关计有9则限时动态，均为计算流体力学(CFD)时使用之分析资料，图片呈现部分外型、温度分布，纪录其正在加班，未有重要之性能、设定与数据资料。余皆与工作无关，且该员于社交媒体上所述ADF讯息为错误资讯。续查，该员行为虽未涉及台湾地方防务机构核定之涉密工项，惟仍属未遵工作纪律之重大违规，造成𐟐𘤺𚧖‘虑，也损及公司形象声誉。本公司将依规定对该员严惩，同时加强员工教育训练及宣导，另将主动邀请空军及主合约方中科院就查证情形复查。

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