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北京航空航天大学飞机引擎动画案例

北京航空航天大学飞机引擎模拟三维动画案例展示

      北京航空航天大学不仅是教书育人的学府,而且还承担着很多国家科研项目。航空涡轮发动机便是其中的一个科研项目,航空发动机结构复杂,零件精密细致,每个零部件对质量都要求很高,所以科研组需要经常对发动机的零部件做分析检测,比如零件的热应力分析,震动分析,高温蠕变分析...等等。作分析的同时需要记录分析过程,为以后的科研提供数据支撑。为了能图形视觉化记录分析过程,客户觉得使用三维仿真动画来展示航空发动机的分析监测过程。


 
      由于分析监测过程是一项非常严谨的技术,必须完全理解各项性能指标,波形曲线等专业知识才能做出真实的仿真三维动画,于是技术人员来到学校和科研组教授详细学习沟通技术细节,经过多次的详细沟通,技术人员完全理解了工作流程和技术要点,凭借着专业技术实力和客户的支持,顺利的完成了三维动画的制作。生动形象的三维仿真分析动画为科研组提供了可视化的参考资料。为发动机的研制提供了有用的专业数据。

客户介绍

     北京航空航天大学(简称北航)成立于1952年,由当时的清华大学、北洋大学、厦门大学、四川大学等八所院校的航空系合并组建,是新中国第一所航空航天高等学府,现隶属于工业和信息化部。学校所在地北京,分为学院路校区、沙河校区,占地3000多亩,总建筑面积170余万平方米。建校以来,北航一直是国家重点建设的高校,是全国第一批16所重点高校之一,也是80年代恢复学位制度后全国第一批设立研究生院的22所高校之一,首批进入“211工程”,2001年进入“985工程”,2013年入选首批“2011计划”国家协同创新中心,2017年入选国家“双一流”建设高校名单。学校第十六次党员代表大会提出以建设扎根中国大地的世界一流大学为发展远景目标。
 

 
三维动画截图介绍

 

 
    1、为了得到发动机材质的热应力数据,需要对金属叶片做热应力模拟仿真测试,切一块金属片,取横截面,当金属受热后会有热力反应,使用红色的线条来模拟热量的强度和流动,不同的温度也会生成不同的曲线,使用绿色,蓝色,黄色代表不同的温度曲线数值,以此记录热应力数据。


 
    2、还需要模拟仿真叶片的载荷和震动,画面左侧放置一个叶片截面,右侧为震动应力表,使用正弦波代表振动的频率,不同的震动频率也会生成不同的波形,以此反应振动的频率数据。


 
    3、涡轮发动机还需要模拟点火的情况,当发动机点火后,由于火焰的燃烧需要大量的气流来支撑,当发动机加速时,加速过程中主流道的压力上升很快,冷气压力上升较慢,使用曲线表来展示压力的变化,使用箭头表示气流从左侧流向右侧。根据时间的推移,数值的曲线也会变化。


 
    4、为了展示叶片的温度数值变化,动画设计人员采用了透显的展示方法,使用红色的线条包裹住叶片,再加上一层紫色的的条文,展示温度向外的张力,最外面一层使用半透明的红色线条,颜色比较淡,表示温度在最外层是会降低,左侧使用曲线和数字来展示实时数据,以方便观看者观看。


 
    5、涡轮发动机外型呈圆柱形状,圆柱的内部是涡轮发动机的叶轮,当发动机工作时,叶轮会快速转动,空气从前面流入,经混合燃烧后从尾部喷出,形成巨大的推力,从而推动飞机的运动。当空气进入时是冷空气,画面使用蓝色来表示冷空气,经燃烧后形成的火焰为红黄色,所以使用红色和黄色代表火焰。

总结

    飞机引擎模拟仿真动画是北京航空航天大学科研项目组的研发成果,航空发动机是一个非常精密的设备,由众多的精密零件组成,每一个零件的质量都必须合格,这样才能保障飞机飞行的安全性,因此需要对飞机引擎做严格的模拟仿真来检验零部件的合格率,当飞机引擎发生故障时,还需要检修和更换零部件,这些都需要事先做好准备,通过模拟仿真得到真实的数据后,工作人员会把数据存储起来,但飞机引擎出现故障时就可以调出以前的仿真数据作为参考,快速的解决问题。飞机引擎动画案例的顺利完成也离不开公司技术人员的细心制作也耐心修改,制作这一类的高精密的设备是需要非常专业的3D动画制作公司来制作的。只有专业的3D动画公司才具备专业的设计人才,以及对工业产品行业的知识基础,从每一张精确的CAD图纸建模到每个3D动画镜头的制作,都需要拥有多年行业制作经验的资深动画师亲自制作,这样才能保障动画的效果和品质。
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