華中科技電子與信息工程系大三下學(xué)期學(xué)習(xí)強大三下

1、Simulation of Ideal Gas Particles理想氣體粒子的模擬 本組成員： 丁高強 韓寶增 朱勝亮 曹宇.內(nèi)容介紹：在這個項目里，我們在VGA監(jiān)視器上模擬理想氣體。我們的構(gòu)思是用白色像素來模擬某種理想氣體粒子的相互碰撞，通過監(jiān)視器來觀測并執(zhí)行一些相關(guān)的計算。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，我們在DE2平臺創(chuàng)建了一個狀態(tài)機用來跟蹤在m4k blocks里粒子坐標(biāo)和速率，不斷更新粒子坐標(biāo)的變化，并一幀刷新一次。由于理想氣體通常被認(rèn)為是大量的自由運動的粒子，理想氣體的流體模擬就會有很密集的理想氣體粒子。這讓實驗變得困難但不失為一個有趣的，有意義的嘗試。在模擬過程中粒子的運動都是可視的，這樣會

2、使研究變得有趣，我們也能從中更好的學(xué)習(xí)理想氣體流體動力學(xué)。實驗原理：氣體粒子之間的碰撞可以近似地理解為彈性碰撞，這樣就使我們的試驗所涉及的計算變的簡單。在彈性碰撞狀態(tài)下，兩個粒子（假設(shè)成球體）速率的變化可以利用理想碰撞場景計算速率的公式來計算： 用矢量vi表示球體i的速率矢量變量，用rjj表示球體i與球體j的相對位置矢量，用vij表示球體i與球體j的相對速率矢量關(guān)鍵定律：動量守恒，能量守恒本實驗代碼部分核心狀態(tài)機的構(gòu)建，一共具有14狀態(tài)，其中主要狀態(tài)有6個：checkboundaries （檢查邊界狀態(tài)）checkcollisions（碰撞檢查狀態(tài)）collideotherball （碰撞狀態(tài)

3、）oneshot （通過狀態(tài)）removeballs （分子移除狀態(tài)）drawballs （分子重繪狀態(tài)） 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖原始實驗結(jié)果: 在屏幕上模擬了50個球體的運動，在大多數(shù)情況下，它們按照各自初始軌跡直線運動，當(dāng)發(fā)生碰撞時，球體之間能夠按照預(yù)期彼此彈開； 隨著時間的推移損失能量，實際的碰撞與真正的彈性碰撞相去甚遠(yuǎn)； 會引起粒子與粒子卡住并團在一起的現(xiàn)象； 屏幕上半部的粒子根本不顯示；我們的改進基于時間和能力，我們對屏幕上半部分不顯示的缺陷進行改進，有兩種切實可行的改進辦法。方法一：把分子的個數(shù)由原來的50個增加到300個，延長計算時間，使顯示刷新頻率和計算頻率基本匹配；方法二：增加一個內(nèi)部刷新，與key0控制的外部刷新來共同控制顯示刷新，每次計算結(jié)果后就刷新顯示一次。實驗總結(jié)：本次實驗室基于國外學(xué)生工程發(fā)展而來，他們對于整個工程的貢獻(xiàn)是巨大的，我們組成員對于他們未能解決的問題，對代碼進行適當(dāng)?shù)男薷闹螅恍┰谒麄兛磥砗茈y實現(xiàn)的問題，經(jīng)過小組成員之間的討論分析，最終讓其實現(xiàn)。這給我們的欣喜與鼓勵是巨大。當(dāng)初接觸這個問題的時候，覺得這些東西是多么的可怕，要完成這些工程是多么的艱辛，然而經(jīng)過大家的努力，讓我們知道，其實很多東西只要