基于OpenGL的辐射屏蔽衰减率的仿真研究

摘要

随着计算机技术的发展，仿真技术在很多领域内得到成功应用。三维虚拟仿真将现实生活中的物理实体及现象用一定的方式转换到三维空间，对节约开发成本，缩短开发周期，提高产品质量，减少损失具有重要的现实意义。在核能工业里，为了保证进入现场作业人员的安全，采用三维虚拟仿真技术预测空间辐射剂量的应用研究具有重要意义。 在放射衰减率的动态解析技术的基础上，应用计算机可视化仿真技术，对空间辐射屏蔽体三维实体结构的可视化仿真进行了一定的探讨和研究。对在核电站进行维护检查时需要涉及到大量的形状各异、纵横交错的辐射屏蔽体，运用计算机可视化仿真技术逼真地绘制这些辐射屏蔽体，文中利用所建立的数学模型在VC++6.0开发环境下，利用OpenGL图形函数库其特有的图形函数结合OpenGL内部的光照模型，实现了基本辐射屏蔽体外观的三维模拟，并实现对图形进行移动、旋转、缩放等定位操作，在一定程度上改变光照效果，还可以改变一个或几个结构参数，瞬时显示改变后的三维图形，逼真地在计算机上模拟出辐射屏蔽体的外观。 采用数值解析法计算从放射线源到评价点的放射线所穿透辐射屏蔽物体的交点坐标快速预测辐射屏蔽衰减率。用空间解析法建立了各种基本几何外形辐射屏蔽物体的数学模型，在判断放射线是否穿透此屏蔽物体时，采用一种新的boundbox法计算γ线穿透各种形状屏蔽物体的衰减量，采用空间坐标变换的方法与boundbox相结合建立了各种基本形状屏蔽物体的数学模型，快速计算从放射线源到评价点的视线所穿透屏蔽物体的距离，并由屏蔽领域的距离可快速预测辐射屏蔽的衰减率。通过仿真实例验证此方法的有效性，大幅度地缩短了计算时间，显示了直观的计算结果。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1应用背景与科学意义

1.1.2研究背景

1.2研究现状

1.3本文研究的内容

1.4本章小结

第2章三维图形仿真技术的理论基础

2.1三维图形的变换基础

2.1.1三维空间中的几何变换

2.1.2三维空间中的投影变换

2.1.3三维空间中的旋转变换

2.2坐标系统介绍

2.3本章小结

第3章基于OpenGL的三维可视化仿真技术

3.1 OpenGL介绍

3.2 OpenGL在Windows下的应用

3.2.1 Win32下OpenGL的运行机制

3.2.2 OpenGL渲染流水线

3.2.3 OpenGL基本功能

3.2.4 Windows环境下的OpenGL编程

3.2.5 VC++的MFC环境中OpenGL编程简介

3.3本章小结

第4章辐射屏蔽体三维实体结构几何模型的建立

4.1研究辐射屏蔽体三维模型的意义

4.2基本三维实体结构的几何数学模型

4.3基本三维辐射屏蔽物体的OpenGL模型的可视化实现

4.4本章小结

第5章空间辐射剂量的可视化仿真实现

5.1软件编制界面和功能

5.2辐射屏蔽衰减量的数值解析法：BoundBox法

5.3辐射剂量的计算仿真可视化实现实例

5.3.1弯管形屏蔽体辐射衰减率的可视化仿真实现

5.3.2椭圆柱形屏蔽体辐射衰减率的可视化仿真实现

5.3.3圆锥台形屏蔽体辐射衰减率的可视化仿真实现

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢