一个风机系统的三维建模与仿真(源码)【字数：8663】
摘 要随着世界常规能源的不断消耗，可再生的无污染能源成为各世界的关注重点和研究方向，风能成为其中最重要的研究方向之一，风能以其无污染和可再生成为新兴能源的宠儿。由于风力发电机人们不太熟悉，要进一步了解风电场，我们需要对风力发电机进行了可视化建模与分析。为此本文完成的主要工作如下研究风力发电在国内外发展的概况以及其发展的前景。结合风力发电机的特点和外形展开三维实体可视化建模、组件装配、叶片的转动特效。本文采用了组件扫描、拉伸、混合等一些常用的建模方式，不断的去提高实体的仿真度和逼真度，主要通过Creator软件中的DOF节点的设置使得该模型的整体运动仿真变得更加出彩，在模型构建的过程中通过对一些细节的修改和完善，使得整体效果看起来更加逼真。通过用Creator工具的建模和仿真，提高人们对风力发电机系统的全面理解。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2风电场系统建模仿真现状 1
1.2.1国外发展现状 1
1.2.2国内发展现状 1
1.3本论文的主要研究内容 2
1.4论文的章节结构 2
第二章 建模仿真工具介绍 4
2.1系统的建模CREATOR 4
2.2关键技术DOF 4
2.3层次化结构 4
2.4本章小结 5
第三章 风机系统结构与转动模拟 6
3.1风电场的组成 6
3.1.1风机 6
3.1.2叶片 6
3.1.3其他辅助系统 6
3.2风机虚拟系统设计 6
3.3三维模型分类及组成 7
3.4风力发电机的三维模型 7
3.5转子叶片DOF节点设置 9
3.6风力发电机的环境搭建 10
3.7本章小结 12
第四章 基于CREATOR对风电场的建模 13
4.1三维模型数据库结构 13
4.2仿真模型数据库优化 13
4.3三维建模技术 14
4.3.1LOD技术 14
4.3.2LOD节点选择标准 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4
4.3.3 不同LOD节点间的切换 15
4.3.4纹理映射技术 15
4.4本章小结 15
第五章 总结与展望 16
5.1总结 16
5.2展望 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪 论
1.1课题研究的背景和意义
随着科技水平的不断提高，电力对社会发展的作用越来越大，电力的缺口也越来越大，我国主要是通过煤电、核电来解决日常生活用电问题，但随着环境的污染以及人类对于环境问题的关注，煤电、核电不在成为人们的首选。风能作为一种新型清洁能源，其优越性被人们所熟知。随着科技水平的提高，风力发电的成本逐步接近煤电，但是在环境污染和交通安全方面，其优于煤电。同时，风力发电的占地面积比较小，塔桶与变电建筑仅占风电场1%的土地。企业99%土地可以继续做农田和林地进行耕种。我国的风能特别是海边城市的风能充足，值得开发风能以克服城市电能的不足。
因此，人们对风能建设予以很大的关注，越来越多的风电场应运而生。虽然如此，由于风电场的封闭性很多时候往往用的是风电场提供的电力，却不知道电是通过什么方式获取到的，人们对风能转换的技术依然很陌生。为此，本文采用三维建模的方式，对风电场系统进行建模，包括风电叶片的转动效果图也进行了探索，以及提高人们对风电场的认知和风电场设计水平。
1.2风电场系统建模仿真现状
1.2.1国外发展现状
美国是世界上仿真技术最先进的国家，它是最先提出虚拟仿真技术概念的地方，它也是整个仿真技术界的领头羊，在1965年，美国最先提出了一种头盔式虚拟仿真设备，它能够通过计算机与传感器的连接，使得人们产生一种身临其境的感受。但是因为当时技术比较落后，整体感受效果比较差，所以并没有得到广泛的推广，一直到了80年代出现了出现了液晶电视和其他的虚拟仿真设备，整体仿真价格大大降低，虚拟仿真技术得到了飞速的发展。很大程度推进了整个虚拟仿真技术的硬件和软件的发展。到90年代，计算机的虚拟仿真技术已经更加贴近实际应用，美国的航天器研制中心的驾驶舱就是用仿真技术进行模拟，去提高航空员的整体操作水平和对突发事件的处理水平，大大提高了航天员的素质，可以说仿真系统的成熟应用促进了整个世界对未知世界的探索速度的提高。
现阶段主要使用Creator、3DMAX、CAD之类的建模仿真软件来对建筑和系统进行建模仿真，这些工具软件在航天，兵器方面有很多应用。同样的，在民用方面有很大的开发价值，在电力系统的设施方面，则主要用于设计，而当今最为流行的清洁能源则是风能，所以风电场的模型设计就显得尤为重要！国外建立的风电场模型中有一部分集中于实测风速数据来获取到叶片处精确的风速模型。
1.2.2国内发展现状
随着仿真技术的飞速发展，我国的仿真技术在一些方面已经达到了世界的前沿水平，但是VR技术起步比较晚相比于其他发达国家还有很大的差距，总体的技术水平还处于比较低的层次。
但是随着我国的仿真技术水平的不断提高，我国的很多国家主管部门已经把仿真技术作为科研的项目。我国最早对仿真进行研究的北京航天航空大学，它们整体的分布式网络结构设计，以及三位模型数据库的开发极大地促进了我国仿真领域的发展，浙江大学开发的实时漫游系统中提出的漫游算法以及快速生产地形算法，使得整体模型建设速度大大提高！我国已经建成的交互式的仿真系统已经开始用于整个仿真事业的开发和研究工作中了。现阶段，通过Creator、Unit3D等建模仿真工具可以构建出比较真实的风力发电机的仿真三维模型，但是很多复杂或者专业性很强的仿真模型却很少有比较完整的仿真建模。风电场模型就是贴近人们生活却因为其独特的建造环境很少被内陆的人们所了解。同常规的风力发电机的仿真模型相比，风电机组的模型更加简陋，风机模型因为它的设计和制作的技术的发展而变得更加不确定，和现有的仿真模型的设计也常常和风机现有的数据不吻合。这就需要人们通过不断的实验仿真去对风机模型进行改进完善 。在大型电力系统的动态仿真中，如果对一个风电场采用详细的建模，那么将使得整体的仿真时间大大增加。同时还会造成数据不准确的情况。所以我国在风电场仿真建模方面仍然需要更多的资料去了解去进行仿真建模设计。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2风电场系统建模仿真现状 1
1.2.1国外发展现状 1
1.2.2国内发展现状 1
1.3本论文的主要研究内容 2
1.4论文的章节结构 2
第二章 建模仿真工具介绍 4
2.1系统的建模CREATOR 4
2.2关键技术DOF 4
2.3层次化结构 4
2.4本章小结 5
第三章 风机系统结构与转动模拟 6
3.1风电场的组成 6
3.1.1风机 6
3.1.2叶片 6
3.1.3其他辅助系统 6
3.2风机虚拟系统设计 6
3.3三维模型分类及组成 7
3.4风力发电机的三维模型 7
3.5转子叶片DOF节点设置 9
3.6风力发电机的环境搭建 10
3.7本章小结 12
第四章 基于CREATOR对风电场的建模 13
4.1三维模型数据库结构 13
4.2仿真模型数据库优化 13
4.3三维建模技术 14
4.3.1LOD技术 14
4.3.2LOD节点选择标准 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
4
4.3.3 不同LOD节点间的切换 15
4.3.4纹理映射技术 15
4.4本章小结 15
第五章 总结与展望 16
5.1总结 16
5.2展望 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪 论
1.1课题研究的背景和意义
随着科技水平的不断提高，电力对社会发展的作用越来越大，电力的缺口也越来越大，我国主要是通过煤电、核电来解决日常生活用电问题，但随着环境的污染以及人类对于环境问题的关注，煤电、核电不在成为人们的首选。风能作为一种新型清洁能源，其优越性被人们所熟知。随着科技水平的提高，风力发电的成本逐步接近煤电，但是在环境污染和交通安全方面，其优于煤电。同时，风力发电的占地面积比较小，塔桶与变电建筑仅占风电场1%的土地。企业99%土地可以继续做农田和林地进行耕种。我国的风能特别是海边城市的风能充足，值得开发风能以克服城市电能的不足。
因此，人们对风能建设予以很大的关注，越来越多的风电场应运而生。虽然如此，由于风电场的封闭性很多时候往往用的是风电场提供的电力，却不知道电是通过什么方式获取到的，人们对风能转换的技术依然很陌生。为此，本文采用三维建模的方式，对风电场系统进行建模，包括风电叶片的转动效果图也进行了探索，以及提高人们对风电场的认知和风电场设计水平。
1.2风电场系统建模仿真现状
1.2.1国外发展现状
美国是世界上仿真技术最先进的国家，它是最先提出虚拟仿真技术概念的地方，它也是整个仿真技术界的领头羊，在1965年，美国最先提出了一种头盔式虚拟仿真设备，它能够通过计算机与传感器的连接，使得人们产生一种身临其境的感受。但是因为当时技术比较落后，整体感受效果比较差，所以并没有得到广泛的推广，一直到了80年代出现了出现了液晶电视和其他的虚拟仿真设备，整体仿真价格大大降低，虚拟仿真技术得到了飞速的发展。很大程度推进了整个虚拟仿真技术的硬件和软件的发展。到90年代，计算机的虚拟仿真技术已经更加贴近实际应用，美国的航天器研制中心的驾驶舱就是用仿真技术进行模拟，去提高航空员的整体操作水平和对突发事件的处理水平，大大提高了航天员的素质，可以说仿真系统的成熟应用促进了整个世界对未知世界的探索速度的提高。
现阶段主要使用Creator、3DMAX、CAD之类的建模仿真软件来对建筑和系统进行建模仿真，这些工具软件在航天，兵器方面有很多应用。同样的，在民用方面有很大的开发价值，在电力系统的设施方面，则主要用于设计，而当今最为流行的清洁能源则是风能，所以风电场的模型设计就显得尤为重要！国外建立的风电场模型中有一部分集中于实测风速数据来获取到叶片处精确的风速模型。
1.2.2国内发展现状
随着仿真技术的飞速发展，我国的仿真技术在一些方面已经达到了世界的前沿水平，但是VR技术起步比较晚相比于其他发达国家还有很大的差距，总体的技术水平还处于比较低的层次。
但是随着我国的仿真技术水平的不断提高，我国的很多国家主管部门已经把仿真技术作为科研的项目。我国最早对仿真进行研究的北京航天航空大学，它们整体的分布式网络结构设计，以及三位模型数据库的开发极大地促进了我国仿真领域的发展，浙江大学开发的实时漫游系统中提出的漫游算法以及快速生产地形算法，使得整体模型建设速度大大提高！我国已经建成的交互式的仿真系统已经开始用于整个仿真事业的开发和研究工作中了。现阶段，通过Creator、Unit3D等建模仿真工具可以构建出比较真实的风力发电机的仿真三维模型，但是很多复杂或者专业性很强的仿真模型却很少有比较完整的仿真建模。风电场模型就是贴近人们生活却因为其独特的建造环境很少被内陆的人们所了解。同常规的风力发电机的仿真模型相比，风电机组的模型更加简陋，风机模型因为它的设计和制作的技术的发展而变得更加不确定，和现有的仿真模型的设计也常常和风机现有的数据不吻合。这就需要人们通过不断的实验仿真去对风机模型进行改进完善 。在大型电力系统的动态仿真中，如果对一个风电场采用详细的建模，那么将使得整体的仿真时间大大增加。同时还会造成数据不准确的情况。所以我国在风电场仿真建模方面仍然需要更多的资料去了解去进行仿真建模设计。
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