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基于UE4的海上溢油应急场景模拟研究
| 论文题名： | 基于UE4的海上溢油应急场景模拟研究 |
| 关键词： | 海面溢油;应急训练;虚拟现实 |
| 摘要： | 随着石油开采技术的发展和国际经济对石油及其衍生品的依赖，海上石油运输量不断上涨。随着石油运输船数量的增加，海上溢油的风险也逐步增大。在溢油事故发生后，采取及时高效的溢油应急方案可以将损失降到最小，这就需要海上应急人员熟悉应急方案，并有较高的业务水平。开展溢油应急演练，不仅可以使应急人员熟悉应急方案，提高业务水平，还可以检验应急方案作用效果，弥补应急方案的缺陷和不足。但是开展实船演习会造成大量资源浪费，且参与受训的人员数量受限。 随着虚拟现实技术的发展，仿真培训已经应用于各个行业。将虚拟现实引入到溢油应急训练，具有低成本、安全性高的优点，并且可以灵活设置各种应急场景，大大提高船员溢油应急水平。虚拟溢油应急仿真训练最关键的地方在于为船员呈现具有“真实感海上溢油场景”，本文将对高效、真实地实现海上溢油场景以及实时交互作为研究重点。针对这个问题，本文主要研究工作如下： （1）海上溢油的漂移和扩散三维可视化。通过综合比较当前几种溢油漂移扩散可视化算法，整合出一个适用于复杂海洋环境的溢油漂移扩散可视化算法；再通过基于二维网格解算NS方程的方法，实现较大时间步长下的溢油三维稳定模拟；最后实现对溢油运动实时合理地仿真。 （2）海上溢油与围油栏之间的交互三维可视化。首先通过PBD方法对围油栏的拖拽运动进行仿真，并对围油栏海面浮动仿真，使其运动具有科学性；再通过拖船对围油栏进行布放，使围油栏充当溢油扩散的“边界”，当溢油与围油栏接触时，改变溢油的运动轨迹，使溢油不越过围油栏，完成对溢油的拦截仿真。 （3）基于UE4的海上溢油应急场景集成。通过UE4实现溢油场景的搭建，场景中需要对天空与海洋进行渲染，以及导入拖轮、围油栏等物体。同时对海洋模型进行修改优化实现油膜与海浪同步浮动，模拟真实溢油场景，为操作人员提供沉浸式应急演习环境。 本文研究实现的海上溢油应急仿真系统运行流畅，效果比较真实，操作简单易行，能够对船舶与海面溢油交互现象的仿真，基本满足溢油应急操作人员简单技能训练的需求。 |
| 作者： | 田睿 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 刘秀文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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