模拟固体火箭发动机装药设计CAD系统

论文摘要

传统固体火箭发动机装药设计采用手工制图和计算的方法,不仅费时费力,而且只能局限于一些常用的药型。利用计算机进行三维仿真建模,能实现任意形状的装药设计,为预研和初步设计提供数据参考。本文应用面向对象的思想,将复杂的三维模型分解成简单的元素,在VC++6.0平台上独立开发了基于OpenGL三维图形库的装药仿真建模软件。首先,研究分析了计算图形学中描述三维物体的几种数据模型,结合本文的需要,选用了边界模型作为图形的数据结构。其次,使用Windows系统下的OpenGL接口函数,建立了基于MFC的软件框架,实现了Windows窗口中的OpenGL显示。然后,按照自底向上的方法,从一个图形基类中派生出多种图形类来表示复杂三维模型。利用C++的多态特性,为所有图形类定义了统一的行为接口,方便进行调用。接下来,建立了参数化的用户建模界面。用户可以直接建立一些经典药型（包括常见的圆柱,圆锥,圆台型,以及复杂的药型,如星型与车轮型）。通过两种方法对三维药型显示:三维立体图显示和横纵截面二维显示。再后,燃面退移显示。根据实际的药柱包覆情况,通过二维的横纵两个截面的燃面退移情况来显示三维药型的实际燃烧情况。最后,通过实际的大量试验数据验证系统的可行性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 相关领域发展状况
• 1.3 论文的主要内容
• 2 计算机三维图形建模与显示
• 2.1 计算机三维图形建模技术
• 2.1.1 物体的线框表示法
• 2.1.2 物体的边界表示法
• 2.1.3 构造性实体几何法
• 2.2 OpenGL图形库
• 2.2.1 OpenGL技术特点
• 2.2.2 OpenGL工作原理
• 2.2.3 Windows系统下的0penGL
• 3 固体火箭发动机装药CAD系统设计
• 3.1 软件总体规划
• 3.2 软件界面框架生成
• 3.3 显示模块的建立
• 3.3.1 主窗口显示模块的建立
• 3.4 图形类的设计
• 3.4.1 图形基类设计
• 3.4.2 图形子类设计
• 3.5 建模模块的创建
• 3.5.1 柱体内腔的生成
• 3.5.2 星形截面药柱建模界面设计
• 3.5.3 轮形截面药柱建模界面设计
• 3.5.4 任意形状截面药柱建模界面设计
• 3.6 软件界面及功能简介
• 4 药柱网格化
• 4.1 网格化方法介绍
• 4.1.1 扫描线填色算法
• 4.1.2 种子填色算法
• 4.1.3 扫描线填色算法改良
• 4.2 二维药柱的网格化
• 4.2.1 直线段边界的扫描
• 4.2.2 圆弧边界的扫描
• 4.2.3 燃面退移显示的流程与结构
• 4.2.4 药柱的二维网格化
• 4.2.5 计算二维燃面药柱的步骤
• 4.3 三维药柱网格化
• 4.3.1 三维药柱初始化
• 4.3.2 包覆层设置方法
• 4.3.3 三维药柱寻找燃面和燃面退移方法
• 4.4 燃面退移关键函数的设计
• 5 测试用例设计
• 5.1 软件工作流程
• 5.2 相关测试用例的组织
• 5.2.1 单元测试
• 5.2.2 集成测试
• 5.3 燃面退移显示用例
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集