中國(guó)石油大學(xué)北京計(jì)算機(jī)輔助安全工程安全模擬與仿真

安全工程信息化技術(shù)基礎(chǔ)

第四章安全模擬與仿真葉迎春機(jī)械與儲(chǔ)運(yùn)工程學(xué)院當(dāng)前第1頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)2(1)模型參數(shù)任意調(diào)整(2)系統(tǒng)模型快速求解(3)運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠(4)實(shí)景仿真形象直觀(guān)數(shù)字仿真的特點(diǎn)數(shù)字仿真的作用：(1)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)降低實(shí)驗(yàn)成本(3)減少失敗風(fēng)險(xiǎn)(4)提高預(yù)測(cè)能力當(dāng)前第2頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)3安全評(píng)價(jià)安全應(yīng)急安全訓(xùn)練（虛擬現(xiàn)實(shí)）壽命預(yù)測(cè)(ANSYS，ABAQUS提供結(jié)構(gòu)疲勞分析功能)故障診斷數(shù)字仿真在安全工程中的應(yīng)用當(dāng)前第3頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)4當(dāng)前第4頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)CFD計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)：基本思想：將時(shí)間和空間域上的連續(xù)物理場(chǎng)，如速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)，用一系列有限個(gè)離散點(diǎn)上的變量值的集合來(lái)代替，通過(guò)一定的原則和方式建立起關(guān)于這些離散點(diǎn)上場(chǎng)變量之間關(guān)系的方程組，然后求解代數(shù)方程組，獲得場(chǎng)變量的近似值。流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程、本構(gòu)方程及狀態(tài)方程）控制下對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬。54.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第5頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)事故災(zāi)害模擬軟件FluentPHAST和SAFETI（DNV開(kāi)發(fā)）FLACS（基于Unix或Linux平臺(tái)）AutoReaGas（美國(guó)CenturyDynamics開(kāi)發(fā)）AUTOHYN（美國(guó)CenturyDynamics開(kāi)發(fā)）CHARM（連續(xù)地或瞬時(shí)地釋放氣體或液體的模擬）WHAZAN（定量評(píng)價(jià)石油、化工等工業(yè)危險(xiǎn)性）64.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第6頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)SAFETI軟件2023/6/1274.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第7頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)PHAST軟件功能泄漏模塊：計(jì)算物料泄漏到大氣環(huán)境中的流速和狀態(tài)擴(kuò)散模塊：對(duì)泄漏模塊得到的結(jié)果以及天氣情況進(jìn)行計(jì)算來(lái)得到云團(tuán)的傳播擴(kuò)散情況。燃燒、爆炸模塊

毒性模塊

2023/6/1284.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第8頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)PHAST軟件實(shí)例2023/6/129某進(jìn)站管線(xiàn)破裂形成噴火最大影響范圍圖4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第9頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)某化肥廠(chǎng)發(fā)生氯氣泄漏的實(shí)時(shí)擴(kuò)散圖2023/6/12104.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第10頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)Fluent軟件系統(tǒng)目前處于世界領(lǐng)先地位的CFD軟件之一，可用于模擬和分析具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的流體流動(dòng)與熱傳導(dǎo)問(wèn)題。軟件主要由三部分組成：Fluent解算器prePDF（用于計(jì)算燃燒過(guò)程的預(yù)處理軟件）Gambit(前處理程序，用于幾何圖形模擬和網(wǎng)格生成）應(yīng)用：航空航天，汽車(chē)，空調(diào)供熱，流體機(jī)械，化學(xué)反應(yīng)，電子元件冷卻，石油開(kāi)采，換熱器等眾多領(lǐng)域114.5.2Fluent數(shù)值模擬當(dāng)前第11頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)Fluent的強(qiáng)大功能典型應(yīng)用:汽車(chē)的內(nèi)流和外流及氣缸內(nèi)的流動(dòng)高速航天空氣動(dòng)力學(xué)火箭的內(nèi)部流動(dòng)渦輪機(jī)械反應(yīng)容器的設(shè)計(jì)臺(tái)風(fēng)或颶風(fēng)，建筑物風(fēng)環(huán)境氣泡動(dòng)力學(xué)及兩相流混合容器流化床流體誘導(dǎo)噪聲的預(yù)測(cè)煤粉或者油，燃?xì)獾娜紵?.5.2Fluent數(shù)值模擬12當(dāng)前第12頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)流動(dòng)問(wèn)題幾乎都能解決流體和固體的共軛傳熱問(wèn)題流體和固體的耦合問(wèn)題（水流沖擊一板條或者鳥(niǎo)類(lèi)的翅膀扇動(dòng)的過(guò)程，利用動(dòng)網(wǎng)格）發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻水套的溫度分布催化劑固體顆粒的濃度分布2023/6/12134.5.2Fluent數(shù)值模擬當(dāng)前第13頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)Velocitycontourplotu=u(t),sinusoidalinletvelocityrigidwallrigidwallcompliantwallinitialmesh動(dòng)脈血管脈動(dòng)流動(dòng)的模擬2023/6/12144.5.2Fluent數(shù)值模擬當(dāng)前第14頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)4.5.2Fluent數(shù)值模擬電子計(jì)算機(jī)機(jī)箱的熱分析與流體的粒子軌跡圖攪拌機(jī)的速度流線(xiàn)圖2023/6/1215當(dāng)前第15頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)Fluent軟件模擬過(guò)程164.5.2Fluent數(shù)值模擬當(dāng)前第16頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)用fluent軟件如何作論文和應(yīng)掌握那些方面的知識(shí)熟練的建模能力和劃分網(wǎng)格的技巧扎實(shí)的流體力學(xué)和傳熱學(xué)知識(shí)，包括計(jì)算傳熱學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)知識(shí)數(shù)據(jù)處理和分析的能力編程能力研究的方法和思路要清晰，盡可能快的吸收需要的知識(shí)為我所用2023/6/12174.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第17頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)研究目的和意義含硫氣田的鉆探開(kāi)發(fā)是石油工業(yè)的一個(gè)世界性難題。高含硫氣井井噴失控是石油及天然氣勘探開(kāi)發(fā)中災(zāi)難性事故。嚴(yán)重危及人民的生命財(cái)產(chǎn)，污染良田，破壞生態(tài)環(huán)境，造成地下資源損失。開(kāi)展高含硫氣井井噴擴(kuò)散規(guī)律研究具有重大社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。2003年12月23日，重慶市開(kāi)縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井井噴243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，近十萬(wàn)名群眾緊急疏散。直接經(jīng)濟(jì)損失近億元；土壤硫化嚴(yán)重。2000年10月，天津大港油田板深七0三井井噴在氣井上空形成霧狀對(duì)附近大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。1993年9月28日,華北油田一口預(yù)探井，在試油射孔作業(yè)中發(fā)生井噴村民6人死亡，24人中等中毒，440余人輕度中毒。污染莊稼近700畝；22.6萬(wàn)人緊急疏散。2023/6/12184.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第18頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)研究目的和意義目前在川渝、新疆等地區(qū)發(fā)現(xiàn)多個(gè)大型天然氣藏。該地區(qū)天然氣田地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，人口稠密，氣藏埋藏深度大，具有高含H2S、高壓力和高產(chǎn)能的“三高”特點(diǎn)，天然氣勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)存在重大安全風(fēng)險(xiǎn)。川東地區(qū)鉆完井事故及事故地層分布統(tǒng)計(jì)分析事故統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：對(duì)有毒有害氣體擴(kuò)散規(guī)律的認(rèn)識(shí)欠缺是導(dǎo)致人員疏散延誤和盲目疏散的直接原因。研究泄漏氣體的擴(kuò)散規(guī)律，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)有毒有害氣體的濃度和蔓延方向，是制定應(yīng)急預(yù)案和逃生路線(xiàn)的重要依據(jù)。2023/6/12194.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第19頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)高含硫井噴氣體擴(kuò)散動(dòng)態(tài)機(jī)理研究射流極值點(diǎn)D自由射流的流動(dòng)結(jié)構(gòu)與速度分布YysyTR外邊界面

射流核心區(qū)內(nèi)邊界面）射流邊界層Vy﹐mVy0Vy0噴管出口R0θ初始段基本段轉(zhuǎn)折截面S0井噴氣體噴射速度云圖

射流核心區(qū)三個(gè)階段：初始射流階段；重力下沉階段；自由擴(kuò)散階段。2023/6/12204.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第20頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)數(shù)值計(jì)算軟件實(shí)體模型生成2D/3D

網(wǎng)格組分運(yùn)輸方程質(zhì)量動(dòng)量能量狀態(tài)方程所支持的物理模型網(wǎng)格的調(diào)用和修改材料屬性邊界條件初始條件計(jì)算模型：紊流燃燒輻射多相流相轉(zhuǎn)換動(dòng)區(qū)域動(dòng)網(wǎng)格前處理Gambit后處理TecplotFluent求解Fluent模擬計(jì)算流程2023/6/12214.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第21頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)研究方案高含硫氣體擴(kuò)散模型模型控制參數(shù)整定地形模型建立組分輸運(yùn)方程邊界條件的設(shè)置簡(jiǎn)化及算法研究網(wǎng)格劃分技術(shù)研究復(fù)雜山區(qū)氣體擴(kuò)散數(shù)值模擬計(jì)算多種工況不同風(fēng)速不同硫化氫含量不同大氣濕度不同障礙物形式數(shù)值計(jì)算結(jié)果分析2023/6/12224.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第22頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)邊界條件計(jì)算參數(shù)及邊界條件的確定網(wǎng)格設(shè)計(jì)解算器選擇：耦合隱式求解器混合物模型：組分輸運(yùn)模型初始條件：計(jì)算域內(nèi)各點(diǎn)的泄放物質(zhì)濃度為零壁面條件：標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)湍流模型：標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型計(jì)算類(lèi)型：非定常計(jì)算（unsteady）（a）空間結(jié)構(gòu)斜視圖（b）空間結(jié)構(gòu)正視圖風(fēng)速入口GXGXGyGZGZ井噴氣體出口2023/6/12234.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第23頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)噴射速度等值線(xiàn)圖（硫化氫含量50%）噴射速度等值線(xiàn)圖（硫化氫含量90%）噴射速度等值線(xiàn)圖（硫化氫含量10%）不同硫化氫含量對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響（1）不同硫化氫含量（無(wú)風(fēng)）2023/6/12244.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第24頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)井噴發(fā)生穩(wěn)定后模擬范圍內(nèi)H2S濃度小于100ppm的區(qū)域（a）硫化氫含量10%；（b）硫化氫含量50%；（c）硫化氫含量90%硫化氫含量越大，模擬區(qū)域內(nèi)的安全空間越小硫化氫含量越高，含硫天然氣的下部硫化氫的積聚越明顯。（1）不同硫化氫含量（無(wú)風(fēng)）2023/6/12254.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第25頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（c）速度矢量圖（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/6/12264.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第26頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)擴(kuò)散75s后氣體分布圖（a）速度云圖；（b）硫化氫濃度云圖（黑色區(qū)域?yàn)槌^(guò)100ppm的危險(xiǎn)區(qū)域）硫化氫初始質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%（2）不同硫化氫含量（風(fēng)速2m/s）2023/6/12274.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第27頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)風(fēng)速5m/s風(fēng)速1m/s3.2風(fēng)速對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響2023/6/12284.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第28頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)同一濕度，不同溫度下氣體擴(kuò)散規(guī)律濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響253K273K293K2023/6/12294.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第29頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)濕度90%濕度10%濕度對(duì)高含硫氣體擴(kuò)散的影響同一溫度，不同濕度下氣體擴(kuò)散規(guī)律2023/6/12304.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第30頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)泄漏源與障礙物距離170m，障礙物尺寸為40×50m，風(fēng)速2m/s硫化氫90%硫化氫10%有毒氣體在障礙物背風(fēng)面沉積。2023/6/12314.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬當(dāng)前第31頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%2003年12月23日發(fā)生在重慶市開(kāi)縣高橋鎮(zhèn)羅家寨16H井。國(guó)內(nèi)乃至世界氣井井噴史上罕見(jiàn)的特大井噴事故建國(guó)以來(lái)重慶歷史上死亡人數(shù)最多、損失最重的一次特大事故。243人死亡，數(shù)千人不同程度中毒，數(shù)萬(wàn)群眾緊急撤離。對(duì)周?chē)寥馈⒋髿獾拳h(huán)境因素造成不同程度的污染。4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1232當(dāng)前第32頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)井噴氣體成分組成CH4H2SCO2體積分?jǐn)?shù)%84.19%9.02%6.79%質(zhì)量分?jǐn)?shù)%68%16%16%氣候溫暖濕潤(rùn)，雨量充足，日照偏少氣溫4.0~8.00C，相對(duì)濕度為94%~99%。無(wú)阻流量為400×104~1000×104m3/d平均風(fēng)速為1m/s大氣穩(wěn)定度為D級(jí)或E級(jí)穩(wěn)定度外界氣壓取101325pa。事故現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1233當(dāng)前第33頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)名稱(chēng)高度h（m）R1（m）R3（m）底面中心坐標(biāo)地形形狀計(jì)算區(qū)域50025002500（0，0）六棱柱A400900300（-1100，440）六棱臺(tái)B250800600（-800，-1100）四棱臺(tái)C100300150（1050，-1250）四棱臺(tái)D200600400（1370，-230）六棱臺(tái)E400550250（1650，900）四棱臺(tái)F4501900100（0，-3400）六棱臺(tái)重慶開(kāi)縣羅家16H井周邊三維地形模型4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1234當(dāng)前第34頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)當(dāng)前第35頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1236當(dāng)前第36頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1237當(dāng)前第37頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1238當(dāng)前第38頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1239當(dāng)前第39頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)距離井口附近500m處井噴初期，硫化氫濃度50ppm；30min后,硫化氫濃度達(dá)到200ppm.死亡人員主要分布在距離井口500m以?xún)?nèi)的范圍內(nèi);死亡的最遠(yuǎn)距離出現(xiàn)在距離井口1200m處。不同擴(kuò)散時(shí)間的硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1240當(dāng)前第40頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)井口上方100m和200m，氣體的擴(kuò)散范圍比地面更大。由于16H井的噴射流量非常大，導(dǎo)致高含硫氣體的初始動(dòng)量非常大，帶動(dòng)硫化氫向高處運(yùn)動(dòng)。整個(gè)毒氣氣云將周?chē)膸讉€(gè)村莊覆蓋，即使住在山頂也不能幸免。擴(kuò)散30分鐘不同高度硫化氫濃度橫切面圖4.5典型高含硫氣井井噴事故數(shù)值模擬2023/6/1241當(dāng)前第41頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)本章目錄4.5基于CFD的事故災(zāi)害模擬4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)42當(dāng)前第42頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)

虛擬現(xiàn)實(shí)（簡(jiǎn)稱(chēng)VR），又稱(chēng)靈境技術(shù)，是以沉浸性、交互性和構(gòu)想性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面。綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和多傳感器技術(shù)，模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。使用者不僅能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀(guān)物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀(guān)限制，感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。

434.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/6/12當(dāng)前第43頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征(3-I)：沉浸感(immersion)交互性(interaction)想象性(imagination)444.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/6/12當(dāng)前第44頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的4個(gè)層次：桌面式VR以計(jì)算機(jī)的屏幕作為參與者觀(guān)察虛擬境界的交互界面，利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站進(jìn)行仿真。沉浸式VR通過(guò)應(yīng)用顯示裝置等設(shè)備，使參與者完全沉浸在一個(gè)全新的虛擬環(huán)境而看不到現(xiàn)實(shí)世界。增強(qiáng)式VR允許參與者看見(jiàn)真實(shí)世界，同時(shí)又把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)的物體上，它是由真實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境組合而成的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)分布式VR將地理上分布的多個(gè)用戶(hù)或多個(gè)虛擬世界通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，使每個(gè)用戶(hù)同時(shí)感受虛擬經(jīng)歷，協(xié)同工作。

45454.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/6/12當(dāng)前第45頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)在VR系統(tǒng)中，參與者通過(guò)傳感裝置直接對(duì)虛擬環(huán)境進(jìn)行操作，并得到實(shí)時(shí)三維顯示和觸覺(jué)、嗅覺(jué)、力覺(jué)反饋等一系列反饋信息。當(dāng)系統(tǒng)與外部世界通過(guò)傳感裝置構(gòu)成反饋閉環(huán)時(shí)，在參與者的控制下，用戶(hù)與虛擬環(huán)境間的交互可以對(duì)外部環(huán)境產(chǎn)生作用。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成：（1）效果產(chǎn)生器：參與者與虛擬境界交互的硬件接口裝置。（2）實(shí)景仿真器：由計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)、軟件開(kāi)發(fā)工具及配套硬件組成，負(fù)責(zé)接收效果產(chǎn)生器產(chǎn)生的信號(hào)。（3）用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)：面向具體問(wèn)題的軟件部分，描述仿真的具體內(nèi)容。（4）幾何構(gòu)造系統(tǒng)：提供了描述仿真對(duì)象的物理特性信息，如外形、顏色、位置等。

464.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)2023/6/12當(dāng)前第46頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本組成47用戶(hù)效果產(chǎn)生器計(jì)算機(jī)接口用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)仿真管理器三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)跟蹤其他輸入幾何構(gòu)造系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)景仿真器信號(hào)轉(zhuǎn)換4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)前第47頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的支撐軟、硬件（1）跟蹤定位裝置（如三維空間跟蹤定位器）（2）觸覺(jué)反饋裝置（如數(shù)據(jù)手套和力反饋器）（3）音頻設(shè)備（如音箱、聲卡、麥克風(fēng)）（4）圖像顯示與觀(guān)察設(shè)備（如立體眼鏡、頭盔顯示器）（5）高性能計(jì)算機(jī)

484.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)前第48頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)（1）WTK(worldtoolkit)美國(guó)Sense8公司開(kāi)發(fā)（2）DWB(designer’sworkbench)除此之外，3DMAX,Cool3D,MulfiGenVega,MulfiGenCreator,MatLAB中的VirtualRealityToolbox

49虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)常用軟件4.6虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)當(dāng)前第49頁(yè)\共有56頁(yè)\編于星期二\0點(diǎn)VR在安全工程中的應(yīng)用（1）科學(xué)研究真實(shí)化模擬、直觀(guān)表示（2）產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)（3）救災(zāi)指揮模