主講：楊應(yīng)迪

安全信息工程E-mail:39330480@學(xué)時(shí)：44Del:1395546042014安全模擬仿真技術(shù)獲取加工展示信息非結(jié)構(gòu)化時(shí)空分析多維分析可視化分析24安全模擬仿真技術(shù)—模擬仿真—數(shù)值計(jì)算34安全模擬仿真技術(shù)—模擬仿真—天氣預(yù)報(bào)44安全模擬仿真技術(shù)—模擬仿真—實(shí)物模型5礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖形繪制、解算與分析軟件自主軟件4安全模擬仿真技術(shù)—模擬軟件64安全模擬仿真技術(shù)—虛擬現(xiàn)實(shí)—電影特效74安全模擬仿真技術(shù)—虛擬現(xiàn)實(shí)—工藝演示綜掘84安全模擬仿真技術(shù)—虛擬現(xiàn)實(shí)—災(zāi)害模擬94安全模擬仿真技術(shù)—虛擬現(xiàn)實(shí)—安全培訓(xùn)104安全模擬仿真技術(shù)—主要內(nèi)容4.1模擬與仿真基礎(chǔ)4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)4.3模擬仿真技術(shù)在安全中的應(yīng)用4.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)學(xué)時(shí)：4114.1模擬與仿真基礎(chǔ)——概念仿真：就是建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、物理模型或數(shù)學(xué)—物理模型，并在模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究一個(gè)存在的或設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)。12模擬：就是利用物理的、數(shù)學(xué)的模型來類比、模仿現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)及其演變過程，以尋求過程規(guī)律的一種方法。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—概念13基本思想是建立一個(gè)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這個(gè)模型包含所研究系統(tǒng)的主要特點(diǎn)．通過對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪\(yùn)行，獲得所要研究系統(tǒng)的必要信息。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—概念模擬側(cè)重于軟件，強(qiáng)調(diào)過程。仿真則側(cè)重于硬件，仿真的重要工作是計(jì)算機(jī)。無論模擬還是仿真都與實(shí)驗(yàn)相關(guān)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)叫仿真，而實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)該叫模擬，所以模擬仿真不可分割，發(fā)展到今天統(tǒng)稱為模擬仿真。141)模型參數(shù)任意調(diào)整模型參數(shù)可根據(jù)要求通過計(jì)算機(jī)程序隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整、修改或補(bǔ)充，使人們能掌握各種可能的仿真結(jié)果，為進(jìn)一步完善研究方案提供了極大的方便。這正是計(jì)算機(jī)仿真被稱為“計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)”的原因。這種“實(shí)驗(yàn)”與通常的實(shí)物實(shí)驗(yàn)比，具有運(yùn)行費(fèi)用低、無風(fēng)險(xiǎn)以及方便靈活等優(yōu)點(diǎn)。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—主要特點(diǎn)152)系統(tǒng)模型快速求解借助于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，人們?cè)谳^短時(shí)間內(nèi)就能知道仿真運(yùn)算的結(jié)果(數(shù)據(jù)或圖象)，從而為人類的實(shí)踐活動(dòng)提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)。這是通常的數(shù)學(xué)模型方法所無法實(shí)現(xiàn)的。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—主要特點(diǎn)163)運(yùn)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠只要系統(tǒng)模型、仿真模型和仿真程序是科學(xué)合理的，那么計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果一定準(zhǔn)確無誤（除非機(jī)器有故障）。因此，人們毫無顧慮地應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真的結(jié)果。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—主要特點(diǎn)174)實(shí)景仿真形象直觀把仿真模型、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和物理模型及實(shí)物聯(lián)結(jié)在一起的實(shí)物仿真(有些還同時(shí)是實(shí)時(shí)仿真)，形象十分直觀，狀態(tài)也很逼真。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—主要特點(diǎn)184.1模擬與仿真基礎(chǔ)——為什么要進(jìn)行模擬仿真便于重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，便于控制參數(shù)，時(shí)間短，代價(jià)小?？梢栽谡鎸?shí)系統(tǒng)建立起來之前，預(yù)測(cè)其行為效果，從而可以從不同結(jié)構(gòu)或不同參數(shù)的模型的結(jié)果比較之中，選擇最佳模型。對(duì)于缺少解析表示的系統(tǒng)，或雖有解析表示但無法精確求解的系統(tǒng)，可以通過仿真獲得系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)值結(jié)果。對(duì)于隨機(jī)性系統(tǒng)，可以通過大量的重復(fù)試驗(yàn)，獲得其平均意義上的特性指標(biāo)。模擬時(shí)間的可伸縮性、仿真運(yùn)行的可控性、仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)化性194.1模擬與仿真基礎(chǔ)——適用模擬仿真解決的問題難以用數(shù)學(xué)公式表示的系統(tǒng)，或者沒有建立和求解數(shù)學(xué)模型的有效方法。雖然可以用解析的方法解決問題，但數(shù)學(xué)的分析與計(jì)算過于復(fù)雜，這時(shí)計(jì)算機(jī)仿真可能提供簡(jiǎn)單可行的求解方法。希望能在較短的時(shí)間內(nèi)觀察到系統(tǒng)發(fā)展的全過程，以估計(jì)某些參數(shù)對(duì)系統(tǒng)行為的影響。難以在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察時(shí)，計(jì)算機(jī)仿真是唯一可行的方法，例如太空飛行的研究。需要對(duì)系統(tǒng)或過程進(jìn)行長(zhǎng)期運(yùn)行比較，從大量方案中尋找最優(yōu)方案20相似原理：幾何相似、性能相似、環(huán)境相似。4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—基本原理幾何相似：根據(jù)相似原理把原來的實(shí)際系統(tǒng)放大可縮小。幾何相似是指原型與模型的外形相似，其各對(duì)應(yīng)角相等，而且對(duì)應(yīng)部分的線尺寸均成一定比例。214.1模擬與仿真基礎(chǔ)—基本原理性能相似：構(gòu)成模型的元素和原系統(tǒng)的不同，但其性能相似。相似原理：幾何相似、性能相似、環(huán)境相似。224.1模擬與仿真基礎(chǔ)—基本原理環(huán)境相似相似原理：幾何相似、性能相似、環(huán)境相似。234.1模擬與仿真基礎(chǔ)—基本原理相似模擬實(shí)驗(yàn)24仿真是一種數(shù)值計(jì)算技術(shù)是一種“人工”的試驗(yàn)手段在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)在時(shí)間序列中的動(dòng)態(tài)寫照大多是隨機(jī)性系統(tǒng)仿真4.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)25系統(tǒng)一些具有特定功能相互之間以一定的規(guī)律聯(lián)系著的物體所組成的總體．為了限制所研究問題涉及的范圍,用系統(tǒng)邊界把所研究的系統(tǒng)與影響系統(tǒng)的環(huán)境區(qū)分開來.系統(tǒng)的對(duì)象、系統(tǒng)的組成元素都可以稱為實(shí)體．系統(tǒng)邊界實(shí)體4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—常用術(shù)語26屬性反映實(shí)體的某些性質(zhì)，它可以是文字型、數(shù)字型或邏輯型．系統(tǒng)的狀態(tài)是指在某一時(shí)刻實(shí)體及其屬性值的集合．導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)變化的一個(gè)過程為活動(dòng)．活動(dòng)反映了系統(tǒng)變化的規(guī)律．屬性狀態(tài)活動(dòng)4.1模擬與仿真基礎(chǔ)—常用術(shù)語274.1模擬與仿真基礎(chǔ)—易混概念數(shù)值計(jì)算有效使用數(shù)字計(jì)算機(jī)求數(shù)學(xué)問題近似解的方法與過程，以及由相關(guān)理論構(gòu)成的學(xué)科。數(shù)值計(jì)算主要研究如何利用計(jì)算機(jī)更好的解決各種數(shù)學(xué)問題，包括連續(xù)系統(tǒng)離散化和離散形方程的求解，并考慮誤差、收斂性和穩(wěn)定性等問題。284.1模擬與仿真基礎(chǔ)—易混概念數(shù)值模擬數(shù)值模擬也叫計(jì)算機(jī)模擬。依靠電子計(jì)算機(jī)，結(jié)合有限元或有限容積的概念，通過數(shù)值計(jì)算和圖像顯示的方法，達(dá)到對(duì)工程問題和物理問題乃至自然界各類問題研究的目的。294.1模擬與仿真基礎(chǔ)—易混概念數(shù)值模擬/仿真

數(shù)值模擬，指用數(shù)值計(jì)算方法來首先對(duì)物理場(chǎng)景的模擬，以研究一些實(shí)驗(yàn)儀器不易實(shí)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。

數(shù)值仿真，指用數(shù)值計(jì)算方法實(shí)現(xiàn)對(duì)物理場(chǎng)景的仿真。比如，采用數(shù)值模擬的方法模擬核電站調(diào)試。30問題描述與系統(tǒng)定義系統(tǒng)分析建立系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)準(zhǔn)備建立仿真模型驗(yàn)證、確認(rèn)模型模型有效？計(jì)算機(jī)仿真運(yùn)行分析仿真結(jié)果結(jié)果滿意？實(shí)施仿真決策建立文檔Y試驗(yàn)設(shè)計(jì)YNN4.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真步驟建立模型實(shí)驗(yàn)求解結(jié)果分析314.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真分類系統(tǒng)模型物理模型半物理模型數(shù)學(xué)模型靜態(tài)動(dòng)態(tài)靜態(tài)動(dòng)態(tài)解析法數(shù)值法解析法離散連續(xù)面向事件面向時(shí)間面向進(jìn)程系統(tǒng)模型的分類圖324.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真分類——按模型性質(zhì)分實(shí)物/物理仿真物理仿真：按照真實(shí)系統(tǒng)的物理性質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)的物理模型，并在物理模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為物理仿真。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是：直觀、形象，也稱為“模擬”。物理仿真的缺點(diǎn)是：模型改變困難，實(shí)驗(yàn)限制多，投資較大。334.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真分類——按模型性質(zhì)分?jǐn)?shù)學(xué)仿真數(shù)學(xué)仿真：對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行抽象，并將其特性用數(shù)學(xué)關(guān)系加以描述而得到系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程稱為數(shù)學(xué)仿真。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為數(shù)學(xué)仿真創(chuàng)造了環(huán)境，亦稱為計(jì)算機(jī)仿真數(shù)學(xué)仿真優(yōu)點(diǎn)是：方便、靈活、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)仿真缺點(diǎn)是：受限于系統(tǒng)建模技術(shù)，即系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型不易建立。

344.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真分類——按模型性質(zhì)分半實(shí)物/物理仿真半實(shí)物仿真半實(shí)物仿真：即將數(shù)學(xué)模型與物理模型甚至實(shí)物聯(lián)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。對(duì)系統(tǒng)中比較簡(jiǎn)單的部分或?qū)ζ湟?guī)律比較清楚的部分建立數(shù)學(xué)模型，并在計(jì)算機(jī)上加以實(shí)現(xiàn)；對(duì)比較復(fù)雜的部分或?qū)σ?guī)律尚不十分清楚的系統(tǒng)，其數(shù)學(xué)模型的建立比較困難，則采用物理模型或?qū)嵨铮环抡鏁r(shí)將兩者連接起來完成整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)

35364.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真分類——按研究系統(tǒng)的分類連續(xù)系統(tǒng)仿真（微分方程或差分方程）連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一般是用微分方程來描述的，模型中的變量隨時(shí)間連續(xù)變化。

連續(xù)系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真離散系統(tǒng)仿真（隨機(jī)事件、隨機(jī)函數(shù)）系統(tǒng)的狀態(tài)變化發(fā)生在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)上，稱為離散事件系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)上建立相應(yīng)的仿真模型并運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)，稱為離散事件系統(tǒng)仿真。36優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的性能和參數(shù)經(jīng)濟(jì)性，降低實(shí)驗(yàn)成本采用物理模型或?qū)嵨飳?shí)驗(yàn)，花費(fèi)巨大。采用數(shù)學(xué)模型即計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)仿真可大幅度的降低成本并可重復(fù)使用。安全性，減少失敗風(fēng)險(xiǎn)載人飛行器和核電站的危險(xiǎn)性不允許。預(yù)測(cè)性，提高預(yù)測(cè)能力對(duì)于非工程系統(tǒng)，直接實(shí)驗(yàn)不可能，只能采用預(yù)測(cè)的方法。（天氣預(yù)報(bào)）復(fù)原性4.1模擬與仿真基礎(chǔ)——仿真優(yōu)點(diǎn)374.1模擬與仿真基礎(chǔ)——計(jì)算機(jī)仿真存在的問題仿真不是最優(yōu)化技術(shù)，它只是針對(duì)各個(gè)不同的具體決策，通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)比較得出一個(gè)較好的結(jié)論，但不能保證是最優(yōu)的。仿真僅僅是一種評(píng)價(jià)性的技術(shù)，不能自己產(chǎn)生決策，產(chǎn)生方案。在仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行中，通常要使用大量的隨機(jī)數(shù)，這些隨機(jī)抽樣也會(huì)造成仿真的誤差，這種誤差在其它定量分析技術(shù)中一般是不存在的。384.1模擬與仿真基礎(chǔ)——應(yīng)用領(lǐng)域394.1模擬與仿真基礎(chǔ)——應(yīng)用領(lǐng)域40仿真軟件是一類面向仿真用途的專用軟件，它的特點(diǎn)是面向問題、面向用戶。功能如下：模型描述的規(guī)范及處理仿真實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行與控制資料與結(jié)果的分析、顯示及文檔化對(duì)模型、試驗(yàn)程序、資料、圖形的存儲(chǔ)、檢索4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件414.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件仿真軟件的發(fā)展程序編程階段程序軟件包階段交互式語言階段（仿真語言）模型化圖形組態(tài)階段所有問題（如：微分方程求解、矩陣運(yùn)算、繪圖等）都是用高級(jí)算法語言（如C、FORTRAN等）來編寫。出現(xiàn)了“應(yīng)用子程序庫”。仿真語言可用一條指令實(shí)現(xiàn)某種功能，如“系統(tǒng)特征值的求解”，使用人員不必考慮什么算法，以及如何實(shí)現(xiàn)等低級(jí)問題。符合設(shè)計(jì)人員對(duì)基于模型圖形化的描述。42仿真軟件分為仿真程序、仿真語言、仿真環(huán)境三個(gè)層次。仿真程序是仿真軟件的初級(jí)形式，只需要輸入系統(tǒng)模型和參數(shù)即可對(duì)特定問題仿真。仿真語言為用戶提供更強(qiáng)的仿真功能，用高級(jí)語言開發(fā)，面向用戶。仿真環(huán)境為用戶提供的仿真界面，用戶在此環(huán)境中進(jìn)行編程仿真。4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件43計(jì)算流體力學(xué)(CFD)ComputationalFluidDynamics4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件444.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent454.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent464.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent474.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent484.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent494.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent可用于非常廣泛的涉及流體運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域航空航天天氣預(yù)測(cè)艦船設(shè)計(jì)汽車工業(yè)能源工程化學(xué)工業(yè)生物工程體育競(jìng)賽504.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——現(xiàn)場(chǎng)案例研究課題514.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——現(xiàn)場(chǎng)案例524.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——現(xiàn)場(chǎng)案例534.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent主要工作流程幾何描述說明流動(dòng)條件選擇計(jì)算的數(shù)學(xué)模型說明初始條件、邊界條件網(wǎng)格生成選擇數(shù)值計(jì)算參數(shù)CFD程序計(jì)算流場(chǎng)結(jié)果的可視化分析處理準(zhǔn)確度估計(jì)544.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例554.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例1繪圖檢查網(wǎng)格564.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例2建立求解模型574.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例3設(shè)置流體的物理屬性584.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例4設(shè)置邊界條件594.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例4設(shè)置邊界條件604.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例5求解614.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例6顯示初步計(jì)算結(jié)果624.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——fluent——案例6顯示初步計(jì)算結(jié)果634.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——Flacs氣體擴(kuò)散爆炸專業(yè)模擬軟件644.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——Flacs氣體擴(kuò)散爆炸專業(yè)模擬軟件654.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——Flacs氣體擴(kuò)散爆炸專業(yè)模擬軟件664.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——Flacs——案例67大型超市火災(zāi)時(shí)人員安全疏散模型研究4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——FDS684.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——MatlabMATLAB將計(jì)算、可視化和編程等功能集于一個(gè)易于使用的環(huán)境，并遇有如下特點(diǎn)：功能強(qiáng)大；簡(jiǎn)單易學(xué)；編程效率高。694.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——Matlab矩陣運(yùn)算矩陣求解二維圖形繪制三維圖形繪制70隨著仿真技術(shù)發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用又有以下新要求。減少模型的開發(fā)時(shí)間，即從重視編程轉(zhuǎn)向重視建模。改進(jìn)精度，包括改進(jìn)模型建立的精度和試驗(yàn)的精度。改進(jìn)通信，包括人與人之間的通信及人與計(jì)算機(jī)之間的通信，如圖形輸入與動(dòng)畫輸出。4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——新要求71（1）改善建模環(huán)境采用模塊化、結(jié)構(gòu)化建模技術(shù)。如采用圖形建模技術(shù)。（2）一體化仿真將仿真過程步驟開發(fā)一體化環(huán)境。（3）計(jì)算機(jī)仿真數(shù)據(jù)庫（4）動(dòng)畫圖形建模，顯示仿真結(jié)果直觀。（5）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果分析到建模的自動(dòng)反饋。4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——發(fā)展方案72分布式計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)--協(xié)同計(jì)算基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)--合作計(jì)算計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)與通信科學(xué)技術(shù)緊密結(jié)合，相互滲透，大大加速人類社會(huì)信息化進(jìn)程--全球化進(jìn)程新型元器件的發(fā)展，提高了計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的性能價(jià)格比。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。4.2現(xiàn)代模擬仿真技術(shù)——仿真軟件——展望734.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用火災(zāi)模擬爆炸模擬泄漏模擬擴(kuò)散模擬設(shè)計(jì)模擬無法實(shí)施的問題大量方案比較選優(yōu)不易為人們所了解的復(fù)雜的大系統(tǒng)有危險(xiǎn)的現(xiàn)象無法重復(fù)的現(xiàn)象成本過高的現(xiàn)象744.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—石化行業(yè)石油化工安全評(píng)價(jià)和安全監(jiān)控涉及工藝過程中的危險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、失效分析、事故預(yù)案、事故分析、故障診斷、安全檢測(cè)與監(jiān)控等多項(xiàng)內(nèi)容，仿真技術(shù)其中的作用越來越重要。近十年來，仿真技術(shù)在石油化工安全領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在如下幾方面：工藝過程內(nèi)在危險(xiǎn)的仿真；爆炸、燃燒、毒物擴(kuò)散對(duì)環(huán)境影響的仿真；基于仿真技術(shù)的故障診斷；安全仿真訓(xùn)練等。754.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—石化行業(yè)化工過程的模擬仿真石油化工過程存在的危險(xiǎn)主要包括：裝置內(nèi)部由于操作失誤、控制系統(tǒng)故障或設(shè)備故障等非正常原因，導(dǎo)致物理、化學(xué)變化異常所引起的超溫、超壓或泄等危險(xiǎn)，以及故障在流程中傳播的不利后果?；み^程模擬技術(shù)是以工藝過程的機(jī)理模型為基礎(chǔ)，采用數(shù)學(xué)方法來描述化工過程，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算手段，進(jìn)行過程物科衡算、熱量衡算、設(shè)備尺寸估算和能量分析，做出安全和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。764.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—石化行業(yè)毒物泄漏爆炸、燃燒、擴(kuò)散仿真石油化學(xué)工業(yè)所特有的爆炸、燃燒、毒物擴(kuò)散事故已成為現(xiàn)代工業(yè)災(zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害形式之一。采用仿真技術(shù)建立泄漏擴(kuò)散模型是用數(shù)學(xué)方法對(duì)化學(xué)物質(zhì)發(fā)生泄漏時(shí)，其泄漏過程和擴(kuò)散過程的物理描述。用于評(píng)價(jià)危險(xiǎn)物質(zhì)泄漏事故造成的災(zāi)害性后果。有害物質(zhì)泄漏擴(kuò)散模型是在大氣污染、核塵擴(kuò)散的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。迄今為止。已經(jīng)形成數(shù)以百計(jì)的泄漏擴(kuò)散模型。應(yīng)用這模型在安全分析中可以壩先進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)估。774.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—石化行業(yè)石油化工過程智能故障診斷技術(shù)石油化工生產(chǎn)自身有很大的危險(xiǎn)性．故障診斷技術(shù)研究的是系統(tǒng)在非正常工況、甚至是在事故狀態(tài)下的運(yùn)行情況，在實(shí)際的流程裝置上進(jìn)行故障試驗(yàn)是不允許的。所以，建立一個(gè)用于故障診斷的仿真試驗(yàn)系統(tǒng)是非常必要的。該系統(tǒng)主要有以下的特殊作用：(1)過程系統(tǒng)是大型工業(yè)系統(tǒng)．流程復(fù)雜、投資巨大、生產(chǎn)連續(xù)性強(qiáng)，從經(jīng)濟(jì)利益和安全性出發(fā)．不允許在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行與事故相關(guān)的試驗(yàn)，必須借助于仿真手段。(2)可以用仿真作實(shí)際根本尤法作的試驗(yàn)，如超極限運(yùn)行，毒物泄漏，火災(zāi)、爆炸事故的影響后果試驗(yàn)、裝置破壞性試驗(yàn)等。(3)仿真試驗(yàn)是建立在數(shù)學(xué)模型上的，可以方便地在線任意修改，特別適用于安全控制方案的選撣試驗(yàn)。(4)系統(tǒng)仿真試驗(yàn)經(jīng)濟(jì)、安全、不受氣象、場(chǎng)地和環(huán)境的限制。784.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)安元科技本技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的氣象條件和事發(fā)裝置及物質(zhì)的特性，利用事故模擬仿真數(shù)學(xué)模型動(dòng)態(tài)的模擬分析出火災(zāi)、爆炸、毒氣泄漏等重大事故導(dǎo)致的危害影響范圍，能夠幫助領(lǐng)導(dǎo)科學(xué)的劃定事故警戒和疏散范圍，并判斷和提示應(yīng)啟動(dòng)的對(duì)應(yīng)預(yù)案級(jí)別。系統(tǒng)能夠提供對(duì)重大火災(zāi)、爆炸及毒氣泄漏事故進(jìn)行模擬計(jì)算分析，如有毒有害氣體發(fā)生泄漏時(shí)，事故擴(kuò)散模擬能夠根據(jù)風(fēng)速風(fēng)向模擬出有毒有害氣體擴(kuò)散速度及擴(kuò)散范圍，并對(duì)事態(tài)發(fā)展和可能事故后果進(jìn)行三維模擬展示，以便為救援指揮能夠提供依據(jù)。同時(shí)，系統(tǒng)能夠提供基于地理信息系統(tǒng)的人員疏散范圍計(jì)算功能。通過毒氣擴(kuò)散模擬、火災(zāi)、爆炸計(jì)算的結(jié)果，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的人員傷亡情況分布和建筑物分布情況，得出需要進(jìn)行人員疏散所涉及單位名稱，并同時(shí)給出需要進(jìn)行人員疏散的單位和部門名稱、負(fù)責(zé)人姓名、聯(lián)系電話列表。79安元科技有毒氣體擴(kuò)散事故模擬模塊：模塊根據(jù)輸入泄漏物質(zhì)的名稱、釋放量、事故地點(diǎn)，自動(dòng)匹配化學(xué)品的相對(duì)密度等信息，并自動(dòng)結(jié)合當(dāng)前氣象和地理信息：如大氣穩(wěn)定度、風(fēng)向、風(fēng)速、空氣濕度、綠化隔離帶、地面粗糙度等相關(guān)參數(shù)，計(jì)算并輸出的結(jié)果要包括：泄漏速度、下風(fēng)向中毒危害距離、下風(fēng)向可燃爆距離、危害距離內(nèi)的最大濃度值、以及達(dá)到此濃度值的時(shí)間等。同時(shí)可以在GIS地圖上動(dòng)態(tài)顯示泄漏擴(kuò)散后果的覆蓋面積。蒸氣云爆炸事故模擬模塊：利用此模塊輸入事故發(fā)生地點(diǎn)、危險(xiǎn)物質(zhì)名稱和總質(zhì)量，可以自動(dòng)匹配化學(xué)品的燃燒熱等信息，并自動(dòng)結(jié)合當(dāng)前氣象和地理信息：如大氣壓力、室內(nèi)外人員密度等相關(guān)參數(shù)，模塊自動(dòng)計(jì)算并輸出結(jié)果包括：死亡半徑、預(yù)計(jì)死亡人數(shù)、重傷半徑、預(yù)計(jì)重傷人數(shù)等。沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸事故模擬模塊：模塊中輸入事故發(fā)生地點(diǎn)、危險(xiǎn)物質(zhì)名稱和總儲(chǔ)量、物質(zhì)存儲(chǔ)方式等信息，可以自動(dòng)匹配化學(xué)品的燃燒熱等信息，并自動(dòng)結(jié)合當(dāng)前氣象和地理信息：如大氣溫度、人員密度等相關(guān)參數(shù)，能夠自動(dòng)計(jì)算并輸出結(jié)果包括：死亡半徑、預(yù)計(jì)死亡人數(shù)、重傷半徑、重傷人數(shù)等。池火災(zāi)事故事故模擬模塊：模塊中輸入事故發(fā)生地點(diǎn)、危險(xiǎn)物質(zhì)名稱、池液質(zhì)量等信息，可以自動(dòng)匹配化學(xué)品的燃燒熱等信息，并自動(dòng)結(jié)合當(dāng)前氣象和地理信息，自動(dòng)計(jì)算并輸出結(jié)果包括：死亡半徑、預(yù)計(jì)死亡人數(shù)、重傷半徑、預(yù)計(jì)重傷人數(shù)等。4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)80安元科技4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)81安元科技4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)82安元科技4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)83安元科技4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—案例—事故模擬仿真技術(shù)844.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—危險(xiǎn)源事故后果分析85氣體或蒸汽經(jīng)小孔泄漏模型液體經(jīng)管道泄漏模型液體經(jīng)管道上小孔泄漏模型儲(chǔ)罐中的液體經(jīng)小孔泄漏模型兩相流泄漏模型4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—泄漏模型86泄漏物質(zhì)在大氣中擴(kuò)散的計(jì)算模型泄漏物質(zhì)在水中的擴(kuò)散模型4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—擴(kuò)散模型87壓力容器物理爆炸計(jì)算模型點(diǎn)源化學(xué)爆炸的計(jì)算模型蒸氣云爆炸（UVCE）計(jì)算模型沸騰液體擴(kuò)展蒸氣爆炸（BLEVE）計(jì)算模型池火災(zāi)的計(jì)算模型噴射火的計(jì)算模型熱輻射傷害準(zhǔn)則沖擊波毀傷準(zhǔn)則4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—火災(zāi)爆炸模型884.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—火災(zāi)爆炸模型894.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—煤礦煤礦生產(chǎn)具有人員多、作業(yè)分散、設(shè)備設(shè)施多、分布面廣、自然條件惡劣、不安全因素多、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。自然災(zāi)害和生產(chǎn)事故的危險(xiǎn)因索始終影響和制約著煤礦的安全生產(chǎn)。因此，在該領(lǐng)域中迫切需要新技術(shù)的應(yīng)用。礦井生產(chǎn)仿真系統(tǒng)的開發(fā)，可以構(gòu)造出逼真的礦山工程三維空間環(huán)境。因此，要對(duì)礦井中用到的設(shè)備、設(shè)施及場(chǎng)景、人物角色等進(jìn)行三維建模。人員可以通過人機(jī)交互、漫游、參與其間的活動(dòng)，從而達(dá)到礦山作業(yè)人員安全教育和技術(shù)培訓(xùn)的目的。904.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—煤礦礦井火災(zāi)和瓦斯爆炸的研究礦井火災(zāi)和瓦斯爆炸是井下工作人員所面臨的主要災(zāi)害。礦井火災(zāi)的防治，首先要解決兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：災(zāi)害的數(shù)值模擬和災(zāi)害現(xiàn)象的真實(shí)描述。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，使得在災(zāi)變條件下復(fù)雜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的快速解算成為可能．從而指導(dǎo)井下火災(zāi)發(fā)生時(shí)正確地控制風(fēng)流．確保井下人員安全撤出。防止火災(zāi)和有害氣體、煙氣的蔓延。我國(guó)在這方面已有較為成熟的火災(zāi)模擬軟件。這類軟件通過解算與火災(zāi)和爆炸物相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)礦井火災(zāi)時(shí)期火區(qū)附近的溫度、火風(fēng)壓及其他燃燒產(chǎn)物的實(shí)時(shí)分布情況。因此．仿真技術(shù)為礦井火災(zāi)和瓦斯爆炸研究的可視化提供了重要手段，使這種研究進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域。應(yīng)用仿真技術(shù)還可以快速、有效地以一系列三維圖像在計(jì)算機(jī)屏幕上再現(xiàn)各種事故發(fā)生的過程．事故調(diào)查者可以從各種角度占觀測(cè)、分析事故發(fā)生的過程，找出事故原因，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)人員的動(dòng)作行為。通過交互改變模型中環(huán)境的參數(shù)或狀態(tài)，從而防止其他與此相關(guān)的潛在事戰(zhàn)的出現(xiàn)。914.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究博士論文92瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究博士論文4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播93瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究博士論文4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播94瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究博士論文4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播95瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究博士論文4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播96瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播97瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播98瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播99瓦斯爆炸對(duì)礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力效應(yīng)研究4.3模擬仿真技術(shù)在安全中應(yīng)用—爆炸在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中傳播1004.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人工智能等技術(shù)，制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在自然環(huán)境中的各種感知的高級(jí)的人機(jī)交互技術(shù)。定義（virtualreality）安全應(yīng)急預(yù)案三維仿真系統(tǒng)101安全應(yīng)急預(yù)案三維仿真系統(tǒng)4.4虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)102沉浸感(Immersion)：又稱臨場(chǎng)感，