1、    realflow在模擬計量分離器流程中的應用    摘 要 在油田領域中，井口計量分離器內部的工藝流程由于罐體本身為一個相對密閉的容器，因此在培訓講解中無法進行剖析演示，針對分離器設備工藝流程利用realflow流體模擬系統進行模擬仿真，對其實用性進行了初步的嘗試，同時結合分離器的流程模擬制作的過程，介紹了realflow的特點、功能。文章通過對比測試，較好的解決了粒子碰撞計算與逼真度平衡的問題，同時對流體mash模型及相關技術特點進行了分析，為模擬仿真系統開發中的流體運動的模擬提供了一種較好的解決方法。關鍵詞 realflow；工藝流程；流體模

2、擬：tp3 ：a ：1671-7597（2014）14-0069-01在對密閉設備的工藝流程培訓過程中，如果利用圖片、文字說明等傳統的演示方法對其描述，具有很多的局限性，培訓效果也很難滿足要求。如果利用計算機圖形學技術進行模擬仿真設備實體，再利用流體模擬仿真技術，可真實模擬出設備內部流體的流動過程。1 流體模擬工具realflowrealflow是3ds max、maya、lightwave、softimage|xsi等3d工作平臺的重要的通用外圍軟件。realflow是目前唯一能夠處理粒子對物體的作用的一整套力學模擬系統。realflow也可以作為單純的粒子系統使用，來處理數量龐大的粒子。在

3、相同硬件條件下，realflow能處理的粒子數是3ds max或maya等3d平臺所能處理的粒子數的幾十倍。2 realflow的主要特色11）非常直觀的圖形化友好界面，完全支持opengl。2）氣體、液體、粘性的和彈性的物質能夠很容易地仿真。3）擁有多種不同類型的粒子發射器。4）多種液體間的互動。5）采用優化平滑內核的內建多線程的網格生成機制。6）完全支持各種大型三維動畫軟件平臺。7）在同一網格中不同流體之間常用材質的混合。3 realflow的制作流程realflow的制作思路是通過粒子模擬流體、氣體的流動與碰撞，運算出正確的運動軌跡，再在質點與質點之間產生平滑的多邊形網格。保存序列文件后

4、，再導入到其他3d軟件中渲染。以3ds max為例，講述它的制作流程。1）在3ds max中制作場景，可以保存兩種realflow接受的格式，不動的模型可以保存為obj格式，動畫的模型可以保存為sd格式，視需要而定。2）在realflow中進行數據輸出，包括三種文件類型：屏幕圖像可以保存為逐幀圖片，只有預視效果的作用，沒有實際作用；mesh網格將液體模型輸出成逐幀bin文件，這種動態模型可以在三維軟件中打開；粒子將點狀粒子輸出成逐幀bin文件，它可以在三維軟件中打開，具有粒子系統的功能。3）在3ds max中導入需要的數據，包括液體模型（bin文件）和粒子系統（bin文件）兩種類型，與整個場景

5、進行整合渲染，液體模型可以使用各種材質類型。4 利用realflow模擬分離器內部液體流動的過程4.1 分離器三維模型的制作利用3ds max軟件制作出分離器內部節構模型，由于realflow只能識別三角形的網格物體，將其簡化的模型轉換為可編輯面片，變為三角網格物體，最終導出為obj格式文件。4.2 分離器設備流程中液體流動的模擬4.2.1 分離器內部流程過程要達到真實模擬效果，必須先了解流體流動過程。液體流動的過程是：液體先從分離器一端的進口處由底部向上噴出待液體達到一定高度后，由于豎管將液體導入計量罐內，這時，開始進行量油，直到量油結束，將罐體內的液體導出。4.2.2 模型的導入由于3ds

6、 max的單位與realflow的單位比例為100：1，導入后將模型的比例縮小為0.01。這樣設置在能實現相同效果的同時，也可以減少粒子的發射數量，解算的時間變短。4.2.3 粒子、重力加速器realflow中的粒子類型有很多種，根據我們要求，選用圓面粒子發射器。為了模擬真實的效果，將粒子發射器進行角度傾斜，讓粒子先碰撞到管壁，再沿管壁在重力的作用下流動。通過對粒子的精度、密度、內外壓力、粘滯性、速度、粒子發射時間進行調整。4.2.4 mesh網格模型的生成在調整粒子達到最終效果后，給粒子披上一層外衣-網格模型，對粒子進行包裹。網格模型作為最后導入到3ds max中的網格物體。過濾器是設置網格

7、外觀比較重要的一項設置，也用于解決網面與其他物體的適配問題，尤其是網面與填充物體的適配2。4.3 realflow中粒子運動的屬性設置4.3.1 流體的運動過程中粒子運動的狀態由于計量間分離器中始終有一部分液體，模仿這部分液體是通過粒子器預先注入粒子，待粒子穩定后再從入口處注入新的粒子。這部分粒子對于系統的運算速度產生很大的影響，粒子過多會造成運算緩慢，粒子過少會造成重新注入粒子后，由于粒子之間的密度變化及內壓差的突然變化產生過大的波瀾，對模擬的真實度產生影響。4.3.2 模擬液體表面，mesh網格的設置在模擬罐體與液體相接觸的面與液體表面之間的角度盡可能與真實的場景相似，就需要對mesh網格

8、進行調整3。mesh中屬性面板中的polygon size（多邊形尺寸）只是設置組成網格面中的多邊形密度的大小，對于初形成網面的臃腫的調節無效。4.3.3 場景優化，改善粒子的運算速度創建realflow場景時，默認系統縮放比例值為一個標準單位，導入的模型往往很大，通過改變系統默認值以適應粒子發射器的大小來減少粒子的計算時間，加快粒子的計算過程。5 結束語利用realflow進行流體模擬，實現了分離器工藝流程的模擬過程，提高了系統開效率，較好的解決了粒子碰撞計算與逼真度平衡的問題，同時對流體mash模型及相關技術特點進行了分析。為模擬仿真系統開發中的流體運動的模擬提供了一種較好的解決方法。參考文獻1歐陽箴.隼之翼ii暢游流動的世界m.北京：希望電子出版社，2002：2-7.2張慶中.maya總動員realflow影視特效秘