虚拟现实技术的研究现状（合集5篇）

第一篇：虚拟现实技术的研究现状

国内外虚拟现实技术的研究现状

纪实

(东北石油大学计算机与信息技术学院,黑龙江,大庆163318)

【摘 要】虚拟现实技术是由计算机产生，通过视、听、触觉等作用，使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真，具有多感知性、存在感、交互性和自主性等特征，文章介绍了动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。目前已在军事、医学、设计和娱乐等领域得到了广泛应用。美日等发达国家对其进行了广泛的研究，取得了重大成果。国内的研究也取得了一定的成果。

【关键词】虚拟现实技术 虚拟环境 研究现状

引言

随着计算机网络技术的飞速发展，监控技术已经成为当代发展迅速、应用广泛的技术之一，操作人员可以通过互联网直接监控现场设备的数据。但传统的远程监控界面主要是二维或是伪三维的界面，其真实感和交互感都比较差。针对这种情况，对虚拟现实远程监控技术进行了研究，从而创建了三维场景的远程监控界面。

一、虚拟现实技术及其特征

虚拟现实是一种由计算机和电子技术创造的新世界，是一个看似真实的模拟环境，通过多种传感设备，用户可根据自身的感觉，使用人的自然技能对虚拟世界中的物体进行考察和操作，参与其中的事件，同时提供视、听、触等直观而又自然的实时感知，并使参与者 “沉浸”于模拟环境中。[1]

虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外，还有听觉、触觉、力觉、运动等感知，甚至还包括嗅觉和味觉等，也称为多感知。自然技能是指人的头部转动，眼睛、手势、或其他人体行为动作，由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据，并对用户的输入做出实时响应，并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。常用的有立体头盔、数据手套、三维鼠标、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置，如摄像机、地板压力传感器等。

VR具有以下四个重要特征：多感知性。指除一般计算机所具有的视觉感知外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至还包括味觉、嗅觉、感知等。理想的虚拟现实应该具有一切人所具有的感知功能。存在感。指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。理想的模拟环境应该达到使用户难辨真假的程度。交互性。指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。自主性。指虚拟环境中的物体依据现实世界物理运动定律动作的程度。

虚拟现实的关键技术主要包括：动态环境建模技术，实时三维图形生成技术，立体显示和传感器技术，应用系统开发工具，系统集成技术。[2]

二、国外虚拟现实技术的研究现状

虚拟现实技术一经应用，就向人们展示了诱人的前景。因此世界各国特别是发达国家进行了广泛的研究。这里主要介绍美国和日本研究现状。

1、美国的研究现状

美国是VR技术的发源地。美国VR研究技术的水平基本上就代表国际VR发展的水平。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件

和硬件四个方面。

美国宇航局的Ames实验室：将数据手套工程化，使其成为可用性较高的产品。在约翰逊空间中心完成空间站操纵的实时仿真。大量运用了面向座舱的飞行模拟技术。对哈勃太空望远镜的仿真。现在正致力于一个叫 “虚拟行星探索”(VPE)的试验计划。[3]现在 NASA 己经建立了航空、卫星维护VR训练系统，空间站VR训练系统，并且已经建立了可供全国使用的VR教育系统。[4]

北卡罗来纳大学(UNC)的计算机系是进行VR研究最早最著名的大学。他们主要研究分子建模、航空驾驶、外科手术仿真、建筑仿真等。

Loma Linda大学医学中心的David Warner博士和他的研究小组成功地将计算机图形及VR的设备用于探讨与神经疾病相关的问题，首创了VR儿科治疗法。

麻省理工学院(MIT)是研究人工智能、机器人和计算机图形学及动画的先锋，这些技术都是VR技术的基础，1985年MIT成立了媒体实验室，进行虚拟环境的正规研究。

华盛顿大学华盛顿技术中心的人机界面技术实验室(HITLab)将VR研究引入了教育、设计、娱乐和制造领域。[5]

伊利诺斯州立大学研制出在车辆设计中支持远程协作的分布式VR系统。乔治梅森大学研制出一套在动态虚拟环境中的流体实时仿真系统。

从 9O年代初起，美国率先将虚拟现实技术用于军事领域，主要用于以下四个方面：一是虚拟战场环境。二是进行单兵模拟训练。三是实施诸军兵种联合演习。四是进行指挥员训练。

2、日本的研究现状

在当前实用虚拟现实技术的研究与开发中日本是居于领先地位的国家之一，主要致力于建立大规模VR知识库的研究。另外在虚拟现实的游戏方面的研究也做了很多工作。

东京技术学院精密和智能实验室研究了一个用于建立三维模型的人性化界面。

NEC公司开发了一种虚拟现实系统，它能让操作者都使用 “代用手”去处理三维CAD中的形体模型，该系统通过数据手套把对模型的处理与操作者手的运动联系起来。

京都的先进电子通信研究所(ATR)正在开发一套系统，它能用图像处理来识别手势和面部表情，并把它们作为系统输入。

日本国际工业和商业部产品科学研究院开发了一种采用X、Y记录器的受力反馈装置。

东京大学的高级科学研究中心将他们的研究重点放在远程控制方面，最近的研究项目是主从系统。该系统可以使用户控制远程摄像系统和一个模拟人手的随动机械人手臂。[6]

东京大学原岛研究室开展了3项研究：人类面都表情特征的提取、三维结构的判定和三维形状的表示、动态图像的提取。

东京大学广濑研究室重点研究虚拟现实的可视化问题。为了克服当前显示和交互作用技术的局限性，他们正在开发一种虚拟全息系统。

筑波大学研究一些力反馈显示方法，开发了九自由度的触觉输入器，虚拟行走原型系统。[7]

富士通实验室有限公司正在研究虚拟生物与VR环境的相互作用。他们还在研究虚拟现实中的手势识别，已经开发了一套神经网络姿势识别系统，该系统可

以识别姿势，也可以识别表示词的信号语言。

三、我国虚拟现实技术的研究现状

和一些发达国家相比，我国VR技术还有一定的差距，但已引起政府有关部门和科学家们的高度重视。根据我国的国情，制定了开展VR技术的研究。九五规划、国家自然科学基金委、国家高技术研究发展计划等都把VR列入了研究项目。在紧跟国际新技术的同时，国内一些重点院校，已积极投入到了这一领域的研究工作。国内最早开展此项技术试验的是挂靠在西北工业大学电子工程系的西安虚拟现实工程技术研究中心。[8]该中心的成立，对发挥学校电子信息工程学院等其他院系和研究所在虚拟现实、虚拟仿真与虚拟制造等方面的研究优势将具有积极作用。

北京航空航天大学计算机系也是国内最早进行VR研究、最有权威的单位之一，他们首先进行了一些基础知识方面的研究，并着重研究了虚拟环境中物体物理特性的表示与处理；在虚拟现实中的视觉接口方面开发出部分硬件，并提出有关算法及实现方法；实现了分布式虚拟环境网络设计，建立了网上虚拟现实研究论坛，可以提供实时三维动态数据库，提供虚拟现实演示环境．提供用于飞行员训练的虚拟现实系统，提供开发虚拟现实应用系统的开发平台，并将要实现与有关单位的远程连接。[9]

浙江大学CAD&CG国家重点实验室开发出了一套桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统，采用了层面迭加绘制技术和预消隐技术，实现了立体视觉，同时还提供了方便的交互工具，使整个系统的实时性和画面的真实感都达到了较高的水平。另外，他们还研制出了在虚拟环境中一种新的快速漫游算法和一种递进网格的快速生成算法。

哈尔滨工业大学已轻成功地虚拟出了人的高级行为中特定人脸图像的合成，表情的合成和唇动的合成等技术问题，并正在研究人说话时头势和手势动作，话音和语调的同步等。

清华大学计算机科学和技术系对虚拟现实和临场感的方面进行了研究，例如球面屏幕显示和图像随动、克服立体图闪烁的措施和深度感实验等方面都具有不少独特的方法。他们还针对室内环境水平特征丰富的特点，提出借助图像变换，使立体视觉图像中对应水平特征呈现形状一致性，以利于实现特征匹配，并获取物体三堆结构的新颖算法。

西安交通大学信息工程研究所对虚拟现实中的关键技术～立体显示技术进行了研究。他们在借鉴人类视觉特性的基础上提出了一种基于JPEG标准压缩编码新方案，并获得了较高的压缩比、信噪比以及解压速度，并且己经通过实验结果证明了这种方案的优越性。另外，西北工业大学CAD ／CAM研究中心、上海交通大学图像处理模式识别研究所，长沙国防科技大学计算机研究所、华东船舶工业学院计算机系、安徽大学电子工程与住处科学系等单位也进行了一些研究工作和尝试。

四、虚拟现实技术的进一步展望

虚拟现实技术是许多相关学科领域交叉、集成的产物。它的研究内容涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制、心理学等。虽然这个领域的技术潜刀是巨大的，应用前景也是很广阔的，但仍存在着许多尚未解决的理论问题和尚未克服的技术障碍。客观而论，目前虚拟现实技术所取得的成就，绝大部分还仅仅限于扩展了计算机的接口能力，仅仅是刚刚开始涉及到人的感知系统和肌肉系统与计算机结合作用问题，还根本未涉及 “人在实践中

得到的感觉信息是怎样在人的大脑中存储加工处理成为人对客观世界的认识”这一重要过程。[10]只有当真正开始涉及并找到对这些问题的技术实现途径时，人和信息处理系统间的隔阂才有可能被彻底的克服。我们期待着有朝一日，虚拟现实系统成为一种对多维信息处理的强大系统，成为人进行思维和创造的助手和对人们已有的概念进行深化和获取新概念的有力工具。

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工作单位：东北石油大学计算机与信息技术学院

通讯地址：东北石油大学启智4B414，邮编：163318

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第二篇：微波烧结技术研究现状

微波烧结技术研究现状

引言微波与无线电、红外线、可见光一样都是电磁波，只不过微波是一种高频电磁波，其频率范围为0.3～300GHz，波长为1mm～1m。微波加热技术源于第二次世界大战，当时美国负责维修雷达的工程师经常发现口袋里的巧克力会熔化掉，这才意识到电磁波对物质有加热、干燥的作用，因而引发了人们对这项技术的研究[1]。微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法，与常规烧结相比，它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高和安全卫生无污染等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能。21 世纪随着人们对纳米材料研究的重视，该技术在制备纳米块体金属材料和纳米陶瓷方面具有很大的潜力[2 ]，该技术被誉为“21 世纪新一代烧结技术”。微波烧结技术工作原理微波烧结是利用微波具有的特殊波段与材料的基本细微结构耦合而产生热量，材料的在电磁场中的介质损耗使其材料整体加热至烧结温度而实现致密化的方法。微波烧结原理与目前的常规烧结工艺有着本质区别[3～5 ]。由于材料可内外均匀地整体吸收微波能并被加热，使得处于微波场中的被烧结物内部的热梯度和热流方向与常规烧结时完全不同。微波可以实现快速均匀加热而不会引起试样开裂或在试样内形成热应力，更重要的是快速烧结可使材料内部形成均匀的细晶结构和较高的致密性，从而改善材料性能。同时，由于材料内部不同组分对微波的吸收程度不同，因此可实现有选择性烧结，从而制备出具有新型微观结构和优良性能的材料。在微波烧结炉中采用微波发生器来代替传统的热源，它与传统技术相比较，属于两种截然不同的加热方式。微波介质进行加热，化学原料一旦放入微波电场中，其中的极性分子和非极性分子就引起极化，变成偶分子。按照电场方向定向，由于该电场属于交变电场，所以偶极子便随着电场变化而引起旋转和震动，例如频率为2．45GHz，以每秒24亿5千万次的旋转和震动，产生了类似于分子之间相互摩擦的效应，从而吸收电场的能量而发热，物体本身成为发热体。当用传统方式加热时，点火引燃总是从样品表面开始，燃烧从表面向样品内部传播最终完成烧结反应。而采用微波辐射时，情况就不同了。由于微波有较强的穿透能力，它能深入到样品内部，首先使样品中心温度迅速升高达到着火点并引发燃烧合成。烧结波沿径向从里向外传播，这就能使整个样品几乎是均匀地被加热，最终完成烧结反应。微波点火引燃在样品中产生的温度梯度(dT，dt)比传统点火方式小得多。即微波烧结过程中烧结波的传播要比传统加热方式均匀得多。图1 微波烧结设备结构图[6 ]微波烧结技术优点[7 ] 1.烧结温度大幅度降低，与常规烧结相比，最大降温幅度可达500 ℃左右。2.比常规烧结节能70 %～90 %，降低烧结能耗费用。由于微波烧结的时间大大缩短，尤其对一些陶瓷材料烧结过程从过去的几天甚至几周降低到用微波烧结的几个小时甚至几分钟，大大得高了能源的利用效率。

3.安全无污染。微波烧结的快速烧结特点使得在烧结过程中作为烧结气氛的气体的使用量大大降低，这不仅降低了成本，也使烧结过程中废气、废热的排放量得到降低。4.使用微波法快速升温和致密化可以抑制晶粒组织长大，从而制备纳米粉末、超细或纳米块体材料[8 ]。

5.烧结时间缩短，相对于传统的辐射加热过程致密化速度加快，材料内外同时均匀加热，这样材料内部热应力可以减少到最小。其次在微波电磁能作用下，材料内部分子或离子的动能增加，使烧结活化能降低，扩散系数提高，可以进行低温快速烧结，使细粉来不及长大就被烧结。

6.能实现空间选择性烧结[9-10]。微波烧结发展史材料的微波烧结开始于20世纪60年代中期，W.R.Tinga[11]首先提出了陶瓷材料的微波烧结技术；到20世纪70年代中期，法国的J.C.Badot和A.J.Berteand[12]开始对微波烧结技术进行系统研究。20世纪80年代以后，各种高性能的陶瓷和金属材料得到了广泛应用，相应的制备技术也成了人们关注的焦点，微波烧结以其特有的节能、省时的优点，得到了美国、日本、加拿大、英国、德国等发达国家的政府、工业界、学术界的广泛重视，我国也于1988年将其纳入“863”计划。在此期间，主要探索和研究了微波理论、微波烧结装置系统优化设计和材料烧结工艺、材料介电参数测试，材料与微波交互作用机制以及电磁场和温度场计算机数值模拟等，烧结了许多不同类型的材料。20世纪90年代后期，微波烧结已进入产业化阶段，美国、加拿大、德国等发达国家开始小批量生产陶瓷产品。其中，美国已具有生产微波连续烧结设备的能力。国内目前仅有SYNOTHERM自2002年由归国博士彭虎等人组建了专家团队在国内融资成立了长沙隆泰微波，进行了较大的投入对材料微波工艺研究，实现了部分高温领域实验与产业化工业微波装备的研制实施和应用。国内其他从事微波产业化设备的机构与企业主要针对低温微波杀菌、硫化等食品、医药、木材等等行业。微波加热自蔓延高温成则是微波应用的另一重要方面。1990年，美国佛吉尼亚州立大学的R.C.Dalton等首先提出微波加热在自蔓延高温合成中的应用，并用该技术合成了TiC等9种材料。接着，英、德、美的科学家相继用此法合成了YBCuO，Si3C4，Al2O3-TiC等材料。1996年，美国J.K.Bechtholt等对微波自蔓延高温合成中的点火过程进行了数值模拟分析，通过模拟准确计算了点火时间。1999年，美国S.Gedevabshvili和D.Agrawal等用该技术合成了Ti-Al，Cu-Zn-Al等几使种金属间化合物和合金。美国宾夕法尼亚州州立大学的Rustum Roy，Dinesh Agrawal等用微波烧结制造出粉末冶金不锈钢、铜铁合金、钨铜合金及镍基高温合金。其中，Fe-Ni的断裂模量比常规烧结制备的大60%。另外，高磁场条件下的微波烧结能够制备长骨完全非晶态的磁性材料，将具有显著硬磁特性的材料（如NdFeB永磁体）变成软磁材料。各种材料的介电损耗特性随频率、温度和杂质含量等的变化而变化，由于自动控制的需要，与此相关的数据库还需要建立。微波烧结的原理也需要进一步研究清楚。由于微波烧结炉对产品的选择性强，不同的产品需要的微波炉的参数有很大差异，因此，微波烧结炉（synotherm）的设备需要投资增大。今后微波烧结设备的方向是用模块化设计与计算机控制相结合。微波烧结研究现状纳米材料的研究一直是材料界的研究热点，虽然纳米粉末的制备不是很容易，但是比较起来，具有纳米晶粒的块体材料的制备更难，是困扰研究人员最大的问题之一。而微波烧结技术所具有的烧结温度低、时间短等特性为成功地制备具有纳米晶粒的块体材料提供了可能。

1、微波烧结纳米金属陶瓷的研究[13]陶瓷烧结过程中不可避免地伴有晶粒长大，所以如何控制纳米颗粒在烧结过程中的长大，使其保持原有特性是纳米块体陶瓷材料制备面临的一个难题，而微波烧结技术很好地克服了这一点。晋勇等[14]，采用微波烧结新技术研究了纳米金属陶瓷材料的烧结工艺与性能。结果表明，微波烧结Al2O3MoAl2O3-B2O3-SiO3体系玻璃粉按一定比例与HAP 粉混合，采用等静压成形及微波烧成两种成形方法对羟基磷灰石-玻璃复合粉体成形，分别在1 150℃、1 200 ℃、1 250 ℃下微波烧结。实验表明，采用微波烧结有利于样品的快速致密化，用微波烧结的样品的收缩率明显比用普通烧结法在相同温度下烧结的样品收缩率小。微波烧结是有效的生物陶瓷材料的烧成方法，收缩率、密度和SEM观察结果表明，采用等静压成形和微波烧结HAP64 [4].Sutton W H.Am Cerma Soc Bull，1989，68(2)：376-381 [5].Sheppared L M.Am Cerma Soc Bull，1988，67(10):1656 ～1662 [6].范景莲，黄伯云，刘军，吴恩熙.微波烧结原理与研究现状[J].粉末冶金工业，2004，14（1）：29～32 [7].易建宏，罗述东，唐新文等.金属基粉末冶金零部件的微波烧结机理初探[J].粉末冶金工业，2003，13（2）：22～25 [8].周健，程吉平，袁润章等.微波烧结WC468.[9].胡晓力，刘阳，尹虹等.微波烧结Al2O351 [10].Black R D，Meek T T，Microwave processed compositematerials[J ].J Mater Sci L et al，1986，5 ：1097-1098.[11].Anklekar R M，Agrawal D K and Roy R，Microwave sintering and mechanical Properties of PM copper steel[J ].Powder Metallurgy，2001，44(4)：355 – 362 [12].Berteaud A J，Badet J C.High temperature microwave heating in refractory materials.Microwave Power，1976(11)：315～320 [13].孙振华，郝斌.微波烧结制备陶瓷材料的研究进展[J ].陶瓷，2010（1）：12～13，23 [14].晋勇，薛屺，汤小文等.纳米金属陶瓷材料的微波烧结工艺研究[J ].机械工程材料，2004，28(12)：49～51 [15].卢冬梅，万乾炳，晋勇.牙科全瓷材料的微波烧结研究[J ].四川大学学报，2003，40(6)：1 114～1 118 [16].吴娜，王志强，李长敏，等.羟基磷灰石-玻璃复合陶瓷的微波烧结.硅酸盐通报，2006，25(4):54～58 [17].Roy R，Agrawal D，Cheng J P，et al.Full sintering of powderred—metal bodies in a microwave field[J ].Nature，1999，399（17）：665 [18].Samuei J，Brandon J R.J Mater Sci，1992，27（12）：3259～3262 [19].Anklekar R M，Agrawal D K，Roy R.Microwave sintering and mechanical properties of PM copper steel[J ].Powder Metallurgy，2001，44（4）：355～362 [20].Cheng J P，Agrawal D，Zhang Y H，et al.Fabricating transparent ceramic by microwave sintering.American Ceramic Society Bullite，2000，79(9)：71 – 74 [21].曾小峰，彭虎，钱端芬，等.微波烧结AlN 陶瓷的初步研究.硅酸盐通报，2005(3)：29～32 [22].丁明桐，杜先智，陈凡等.Y-ZrO2 稀土增韧陶瓷的微波烧结[J].安徽师范大学学报，2000，23(4)：344-3461

第三篇：建筑节能门窗及技术研究现状

建筑节能门窗及技术研究现状

作者：陈胜斌

摘 要：

建筑节能标准越来越高，门窗节能为关键环节，为了提升建筑门窗的节能性，首先要对建筑节能门窗及技术的现状进行研究。本文主要通过对门窗的结构设计、所使用的材料、遮阳系统技术及保温密封性能等几方面的现状进行分析、探讨，掌握结构设计、材料使用、技术应用的现状及趋势，为研发具有更好的节能效果、适用范围更广、更加经济的节能门窗提供参考。关键词：

建筑节能；节能门窗；门窗材料；遮阳系统

正文：

建筑结构中门窗为比较特殊的环节，通过门窗使室内外得以联通，可以达到采光、通风采景的效果，又有遮阳、隔声、防水的作用，才使建筑物适宜人类使用，为其赋予了生命的色彩，所以门窗在建筑中至关重要，有关数据表明通过门窗损失的能量约占建筑围护部件总能耗的50％左右，比墙体、屋面、地面所占比重都多，因此，于建筑节能而言，门窗便成为提高节能标准的关键环节。

“十二五”规划对建筑节能标准要求越来越高，同时也对节能门窗的设计和制造提出了新的要求。要想提高门窗的节能性能，就要从结构设计、材料选用和其它配套装置设计着手研究。本文主要从门窗的结构设计、关键材料选用、遮阳技术及经济节能几个方面了解建筑节能门窗及技术的研究现状。节能门窗结构设计

门窗结构的不同严重影响门窗的保温隔热性能。目前国内广泛使用的门窗结构为推拉窗、平开窗和固定窗。

推拉窗的优点为不占用空间，工艺简单，使用方便，但窗扇与窗框间不可避免的间隙导致室内外冷热空气对流从而大大降低了门窗的隔热性能。

近来，平行推拉上悬窗使用零件链接门窗扇与门窗框，并通过零件在设置的轨道内滑动，使门窗扇在开启时整体离开门窗框平面，闭合时整个门窗扇同时紧压在框材上，大大提高了推拉窗的气密性，达到了节能的目的。平开窗与固定窗密闭性都良好，所以，造成热损失的主要是通过玻璃及框架本体的热传导及辐射传递出去的。因而，对平开窗及固定窗的节能研究主要从型材选料的改进及研发新型节能材料入手（下文会详细阐述）。也有一些学者从更细微的角度入手，如开窗方式采用遥控式来提高门窗的密闭性。节能门窗关键材料

门窗整体节能效果由其各部分组成材料的性能决定，下面对目前窗框、玻璃材料现状及发展进行分析。2.1 窗框材料

木质门窗、塑钢门窗和铝合金门窗为我国目前使用比较广泛的窗框材料，以下就其材质优劣及现有技术对其改进方案进行简述。

木质门窗为我国传统门窗使用材料，其保温性能及牢固性都不如其它材料，成本却很高，但其美观性能比较强，且绿色环保，近年来，有些企业从欧洲引进最新的技术、装备，使用集成木材制作门窗框扇。技术水平与国外同步，新型木质牢固、导热性低、生产工艺先进、美观、环保，但由于其成本过高，在我国仅用于高端门窗。科研人员继续从树木种类的选择及加工工艺进行研究，以改进木质门窗的质地，节约生产成本。

塑钢门窗比较坚固，但防火性差，燃烧后会放出有毒气体，且材质易老化，使用寿命短。针对这些问题科员人员进行了大量研究，对塑钢本身性能的改进做了两大突破，一是通过用马来酸接枝顺丁橡胶混合改性聚氯乙烯，同时加入硬脂酸锌，使其改良断裂强度比之前提升了50%。二是使用水滑石水滑石制备PVC 复合材料，提高了PVC 材料阻燃性能和抗紫外线性能，使其阻燃性能较改良前提升了50%。不仅对塑料本身性能进行了改进，并对塑钢门窗型材的设计及选材提出新的要求，以减少建筑内的能量损失。如对塑钢型材增加厚度，在型材内腔使用发泡材料填充来达到更好的保温效果，更换衬材材料以降低门窗框的导热性。

铝合金门窗曾广泛被业内采用，但由于其保温性能不及塑钢门窗且导热性好，这就增加了建筑内部能量的流失，所以有段时间被塑钢门窗取代。后来断桥技术的推广，在双层铝片之间加入塑料隔热条，同时对铝型材结构从新设计，不仅解决了铝型材导热性能好的问题，还起到了装饰的作用，得到业界的欢迎，后来又对其进行改进，在隔热条之间的空腔内添加发泡材料增加保温性能。之后又在此基础上设计铝木复合门窗，既进一步提高了其保温性能又增加了视觉效果，达到了良好的装饰作用。2.2 玻璃材料

玻璃通过热辐射及热传导造成建筑内的热量损失，且玻璃占窗户80%左右的面积，所以，为保证窗户的节能效果玻璃的选用则至关重要。普通透明玻璃会透过90%以上的太阳辐射，且保温性能较差，为了提高玻璃的节能性，研发人员经过探究与实验，将普通透明玻璃表面进行加工处理，使其辐射降低便衍生出了Low-E 玻璃。又将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结，制成的中空玻璃，起到良好的隔声隔热性能。之后又将这两种技术合二为一，并参入一些特殊元素，改进玻璃组合构造，使现在门窗使用的玻璃材料具有良好的隔声、隔热、保温、环保、健康的性能。节能门窗相关技术

对门窗的组成材料进行替换、改进自然能起到一定的节能效果，但为了更进一步节能则需要依托一些技术来配合。下面就节能门窗的遮阳技术及热模拟技术进行简述。3.1节能门窗遮阳技术

炎热的夏季，太阳辐射比较严重，建筑则需要起到很好的遮阳作用，此时节能门窗的遮阳效果则略显不足，就需要依托遮阳系统来辅助，来达到更好的遮阳效果。

遮阳系统是一种必不可少的建筑措施。从设立位置分类，建筑遮阳可分为内遮阳、外遮阳及中遮阳系统。科研人员经过不同的实验、测试，研究出不同地区、不同位置朝向、不同建筑风格可采用的各种遮阳系统，以便于对璃遮阳和建筑外遮阳产品的选择及搭配。通过采用不同的遮阳技术，与节能门窗相辅相成，加之后来研究对遮阳系统只能控制，遮阳系统不仅起到了节能的作用还可以调节室内环境，使其智能舒适。3.2节能门窗热模拟技术

如今计算机技术越来越发达，通过模拟不同气候下室内外环境及在该环境下对门窗的各项性能要求，来分析、研究门窗的节能性，可以大大降低研究成本，提高更新效率，缩短研发周期，很好的促进门窗节能方向的发展。

而模拟技术要面对的问题便是怎样使模拟结果与实际情况更加贴切，这便需要结合更精准的算法并优化、搜集设置更实际的参数、环境因素更加详细来提高模拟技术的准确性。作为门窗设计有效的重要手段，计算机模拟技术将迎来更加严峻的考验，这势必会使其更加迅速的发展。结论

“十二五”规划深化了我国节能减排的战略目标，建筑节能取得更大的进步，要依托于节能门窗的研发及推广使用,随着对节能门窗性能的深入研究，节能门窗的保温性能在不断提高，门窗结构在不断优化，综合考虑环境因素，今后节能门窗不仅起到节能的效果更会使室内环境智能化，使使用者更加舒适、健康，为人类创造更多的效益。

第四篇：二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势

油藏工程新进展论文

班级：油工08-4 学号：080201140407 姓名：丁艳雪

二氧化碳驱油技术研究现状与发展趋势

随着世界经济的飞速发展，能源的生产与供求矛盾越发突出，石油作为工业 发展的命脉，由于其储量的有限性，使得人们对它的研究和关注程度远胜于其它能源。寻找有效而 廉价的采油新技术一直是专家们不断探索的问题。

针对目前世界上大部分油田采用注水开发面临着需要进一步提高采收率和水资源缺乏的问题国外近年来大力开展了二氧化碳驱油提高采收率(EOR)技术的研发和应用。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率

（一）二氧化碳驱油技术机理

1、降粘作用

二氧化碳与原油有很好的互溶性，能显著降低原油粘度，可降低到原粘度的1/10左右。原油初始粘度越高，降低后的粘度差越大，粘度降低后原油流动能力增大，提高原油产量。

2、改善原油与水的流度比

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。原油碳酸化后，其粘度随之降低，同时也降低了水的流度，改善了油与水流度比，扩大了波及体积。

3、膨胀作用

二氧化碳注入油藏后，使原油体积大幅度膨胀，便可以增加地层的弹性能量，还有利于膨胀后的剩余油脱离地层水以及岩石表面的束缚，变成可动油，是驱油效率升高，提高原油采收率。

4、萃取和汽化原油中的轻烃

在一定压力下，二氧化碳混合物能萃取和汽化原油中不同组分的轻质烃，降低原油相对密度，从而提高采收率。二氧化碳首先萃取和汽化原油中的轻质烃，随后较重质烃被汽化产出，最后达到稳定。

5、混相效应

混相效应是指两种流体能相互溶解而不存在界面，消除了界面张力。二氧化碳与原油混合后，不仅能萃取和汽化原油中轻质烃，而且还能形成二氧化碳和轻质烃混合的油带。油带移动是最有效的驱油过程，可使采收率达到90%以上。

6、分子扩散作用

多数情况下，二氧化碳是通过分子的缓慢扩散作用溶于原油。分子的扩散过程很缓慢，特别是水相将油相与二氧化碳气相隔开时，水相阻碍了二氧化碳分子向油相中的扩散并且完全抑制了轻质烃从油相释放到二氧化碳中，因此，必须有足够的时间，使二氧化碳分子充分扩散到油相中。

7、降低界面张力

二氧化碳混相驱中，二氧化碳抽提原油中的轻质组分或使其汽化，从而降低界面张力。

8、溶解气驱作用

大量的二氧化碳溶于原油中具有溶解气驱的作用。降压采油机理与溶解气驱相似，随着压力下降，二氧化碳从液体中逸出，液体内产生气体驱动力，提高了驱油效果。另外，一些二氧化碳驱油后，占据了一定的孔隙空间，成为束缚气，也可使原油增产。

9、提高渗透率作用

二氧化碳溶于原油和水，使其碳酸化。碳酸水与油藏的碳酸盐反应，生成碳酸氢盐。碳酸氢盐易溶于水，导致碳酸盐尤其是井筒周围的大量水和二氧化碳通过的碳酸岩渗透率提高，使地层渗透率得以改善，上述作用可使砂岩渗透率提高5%-15%，同时二氧化碳还有利于抑制粘土膨胀。另外，二氧化碳-水混合物由于酸化作用可以在一定程度上解出无机垢堵塞、疏通油流通道、恢复单井产能。

（二）二氧化碳驱油技术的几种方式

1、连续注二氧化碳气体

2、注碳酸水(ORCO)

2、二氧化碳气体或液体段塞后紧跟着注水

4、二氧化碳气体或液体段塞后交替注水和二氧化碳气体(WAG)

5、同时注入二氧化碳气体和水。

（三）二氧化碳驱油技术优点

1、在能源紧缺和节能减排的背景下，二氧化碳驱油有着非常广阔的推广利用前景，有关部门应适时出台相应的政策扶持措施，加快这一技术的推广应用。

2、二氧化碳驱油不仅适用于常规油藏，尤其对低渗、特低渗透油藏，可以明显提高原油采收率。根据油田地质情况的不同，每增产1 t原油约需1～4.2t二氧化碳，可增产油田总

储量约l0％的原油。

3、适合二氧化碳驱油的油藏储量就非常可观

4、二氧化碳驱油具有适用范围大、驱油成本低、采油率提高显著等优点

5、能满足油田开发需求，还能解决二氧化碳的封存问题，保护大气环境。

（四）二氧化碳驱油的油藏条件

根据大量的矿场试验，总结出适应二氧化碳驱油油藏的基本条件是：油层的岩性可以是灰岩、白云岩或砂岩等，二氧化碳溶于水后形成的碳酸可以溶蚀钙盐等，提高底层渗透率；二氧化碳你驱油油藏一般埋深在600-3500米，油层温度一般低于120℃，油层厚度大于3米；油层的破裂压力大于要求的注入压力，防止地层的压裂，影响驱油效果；油层具有大的空隙体积以便与二氧化碳接触，渗透率一般大于5个毫达西.（五）二氧化碳驱油效果

大庆油田从1985年开始，为改善厚油层开发效果，提高采收率，在三个区块开展了小规模矿场试验。注气采取水气交替的注入方式进行，明显改善了开发效果，根据对采出气采集气样分析结果及生产井反映动态变化，试验区内80%～90% 左右的生产井已见到了注入的二氧化碳气体。室内试验结果表明，在油层条件下，二氧化碳可使萨南原油粘度下降35%，使原油体积膨胀3.2%。

1、CO2注入后，原油粘度下降，原油轻质组份增加．分子量减小。原油这一性质的变化，反映了CO2对原油轻组份的萃取及使原油粘度下降的机理。

2、试验区内含水稳中有降，产油量增加，延长了油田的开采期，较大幅度地提高了原油采收率。试验区日产油量由注气前12t上升到26t，水油比由40降到17，日产原油为注气前的2.2倍，日增原油l4t。中心井注气前含水92.2%，注气后(1994年7月)最低降到84.4％，下降7.4个百分点。产液量由每天的55t上升到63t，日产原油由4.3t上升到9.6t，水油比由11.5降到5.6。日产原油为注气前的2.2倍。

3、调整了生产井的产出剖面。注气前(1994年4月)，全井有效厚度7.1m，只有底部2.8m有效厚度产液69t，含水92.5%。注气后(1 994年1月)较注气前产液韶面发生了很大变化，注气前上部有4.3m油层不产液．注气后产液量66．2t．占垒井产液量的85.3%，可见注气后产液剖面得到显著改善。

4、CO2突破后，产出债由弱碱性变为弱酸性，钙镁离子明显增加。钙离子增加到6～lO倍，镁离子增加到5～9倍，钙、镁离子增加，说明二氧化碳驱有垢质产生。

5、生产井产出液中氯离子和矿化度增加。注气后较注气前氯离子增加到39％，矿化度增加到82%。这说明二氧化碳对水驱剩余油具有驱替作用，井可增加新的出油部位，提高了采收率。

（六）二氧化碳驱油国内外研究现状

1、国外研究现状

前苏联最早从1953年开始对注二氧化碳提高采收率技术进行研究。1967年前苏联石油科学研究院在图依马津油田的亚历山德罗夫区块进行了工业性基础试验。尽管这些油藏的地质条件不同，但都取得了好的应用效果。

而美国是二氧化碳驱发展最快的国家，自20世纪80年代以来，美国的二氧化碳驱项目不断增加，已成为继蒸气驱之后的第二大提高采收率技术。美国目前 正在实施的混二氧化碳相驱项目有64个。大部分油田驱替方案中，注入的体积二氧化碳约占烃类孔隙体积的30%，提高采收率的幅度为7%-12%。

近年来，加拿大和土耳其对二氧化碳驱开采重油进行了大量的实验研究。土耳其大规模的采用驱替二氧化碳重油，并获得了很大的成功。加拿大也从实验上证实二氧化碳一旦溶解在原油中就可使原油粘度降低，并且可以把粘度降低到用蒸气驱替的水平。

2、国内研究现状

我国东部主要产油区二氧化碳气源较少，但注二氧化碳提高采收率技术的研究和现场先导试验却一直没有停止。注二氧化碳技术在油田的应用越来越多，已在江苏、中原、大庆、胜利等油田进行了现场试验。

我国对二氧化碳驱油技术也进行了大量的前期研究，例如,大庆油田利用炼油厂加氢车间的副产品——高纯度二氧化碳 96% 进行二氧化碳非混相驱矿场试验。虽然该矿场试验由于油藏的非均质性导致的气窜影响了波及效率, 但总体上还是取得了降低含水率、提高原油采收率的效果。针对胜利油田特超稠油油藏黏度大、埋藏深 , 从 2005 年起胜利采油院与胜利石油开发中心合作 , 在郑

411、T826等特超稠油区开始二氧化碳辅助蒸汽吞吐的试验 , 首次把二氧化碳和水蒸气结合起来应用于热力采油 ,并据此展开更深入的理论研究 ,不断提高热采配套工艺技术水平。

2009年5月22日，在大庆油田公司榆树林油田树101二氧化碳驱油区块和勘探开发研究院开发研究二室获悉，二氧化碳驱油技术攻关试验在这个油田外围呈现良好发展态势。今年，这个油田已将二氧化碳驱油技术纳入战略储备技术，扩大二氧化碳产能建设和驱油试验区规模，并逐步将试验区从外围油田向老区油田延伸。截至5月26日，大庆油田二氧化碳驱油技术攻关试验累计增油已超过4000吨。

（七）二氧化碳驱油过程中容易遇到的一些问题

1、温度与压力条件的变化导致CO2浓度降低，使蜡和沥青质从原油中沉淀析出

2、油井CO，气窜

3、油井与油田设备的腐蚀

4、CO2的有效输送

5、工艺成本高

6、油田附近没有CO2气源或者供应量不足

（八）二氧化碳驱油技术的发展前景 二氧化碳驱油是一项成熟的采油技术。据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。美国是二氧化碳驱油项目开展最多的国家，每年注入油藏的二氧化碳量约为2000万～3000万吨，其中300万吨来自煤气化厂和化肥厂的废气。

据“中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究”结果，二氧化碳在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。我国现已探明的63.2亿吨低渗透油藏原油储量，尤其是其中50%左右尚未动用的储量，运用二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。

可以预测，随着技术的发展完善和应用范围的不断扩大，二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。

（九）结论与建议

从大庆油田几年的现场试验研究情况看，二氧化碳驱油的工艺技术是可行的，见到了一定的驱油效果。但要将二氧化碳驱大面积应用于油田生产，除了要解决大型压缩机等地面设备和井下管柱工具防腐问题外，还要考虑当地是否有天然的二氧化碳气源。在抽田开发过程中，结合油田实际，综合评价二氧化碳驱、聚合物驱、三元混相驱、天然气驱、蒸汽吞吐等三采措施，选择最适宜本油田开发生产的驱油技术。

参考文献：

[1] CO2驱提高采收率国内外发展应用情况/陈志超，李刚，尚小东，尹艳梅

[2] CO2驱油技术在大庆油田的应用/王雅如，高树生，赵玉昆

[3] CO2驱油提高采收率技术/文乔

[4] 大港油田开展二氧化碳驱油的前景分析/王天明,王春艳，樊万鹏

[5] 大庆油田二氧化碳驱油技术取得进展/王志田，陈庆

[6] 二氧化碳驱/金佩强摘译自 《SPE 23564》

[7] 二氧化碳驱油/中外石油科技

[8] 科技动态/第10期 第109页

[9] 石油工程科技/第33页

[10] 考虑传质扩散作用的CO2驱油数学模型及其影响因素研究/安杰 中国石油大学

第五篇：虚拟现实教学大纲

《非线性编辑》课程教学大纲

课程编号：（暂不填写）

课程名称：虚拟现实

总学时数和学分：本课程计划72学时，4学分 实验或上机学时：36学时

先修及后续课程要求：三维动画设计3D、图形图像处理PS

一、课程的性质和任务

课程性质：

虚拟现实是利用计算机图形学技术，在计算机中对真实的客观世界进行逼真的模拟再现。通过利用传感器技术等辅助技术手段，让用户在虚拟空间中有身临其境之感，能与虚拟世界的对象进行相互作用且得到自然的反馈，并让人产生构想。

主要任务：

使学生掌握3ds max及VPR软件的使用方法，掌握利用3ds max软件进行前期的模型、材质、灯光以及渲染器的设置技巧，熟练使用VRP完成动画的设置。

二、基本要求

教学环节包括：课堂讲授及习题课、课外作业、实验、考试考查等

（一）、课堂讲授

1.教学方法：

通过讲授演示3ds max的使用方法让学生掌握虚拟现实前期的制作过程，通过学习VPR软件的动画设置，完成后期动画的制作。

2.教学手段：

通过多媒体设备进行教学，并采用电子教案、CAI课件、案例分析等先进教学手段。

3.外语的要求：

会看懂英文版的多媒体创作工具

（二）、教学辅助资料

拍摄的视频素材

（三）、习题课安排

给出样例让学生自己完成。

三、与其它课程的关系

在本课程开设之前，应先修三维动画设计3D，图形图像处理PS等课程，并为以后学习视频特效等课程打下基础。

四、教学内容

本课程共分七大模块，通过学习，使学生掌握3ds max软件的使用和VPR动画的设定。主要教学内容有：

第一章3ds Max建模准则

虚拟现实（VR）的建模和做效果图、动画的建模方法有很大的区别，主要体现在模型的精简程度上。VR的建模方式和游戏的建模是相通的，做VR最好做简模，不然可能导致场景的运行速度会很慢、很卡、或无法运行。教学重点：模型的创建与简模的制作。

教学难点：模型的简化与拓扑结构的分布。目的要求：制作布线合理的简模。

第二章3ds Max前期材质类型的应用与基本设置。

在制作VR项目时，虽然模型的优化很重要，但材质的编辑也一样很重要，因为材质的使用需要跟烘焙操作结合在一起，不同类型的材质需要采取不同的烘焙方式。

教学重点：材质与贴图的基本设置。

教学难点：材质的调节，UV的划分与贴图的绘制。

目的要求：掌握3ds max材质的调节与贴图的正确绘制。

第三章3ds Max前期灯光设置要求与相机的创建 掌握正确的布光方法及灯光与摄像机参数的设置：

1、创建灯光并合理布光。

2、摄像机参数的调节。

教学重点：布光方案的正确选择。

教学难点：灯光的参数调节与灯光之间的关系。

目的要求：掌握灯光布光的基本方法、并熟练使用灯光、相机的各项参数设置。

第四章3ds Max前期渲染器基本参数 教学重点：

1、默认渲染器的参数设定。

2、Vray渲染器的参数设置与调节。

教学难点：Vray渲染器的参数面板设置与材质灯光的调节。目的要求：熟练掌握渲染面板参数设置。

第五章3ds Max前期烘焙基本参数设置 教学重点：贴图烘焙的命令和参数设置。

教学难点：烘焙的参数设置与烘焙前的渲染结果检查。

目的要求：掌握贴图烘焙与检查的方法。

第六章 前期常用动画的简单制作

教学重点：常用父子动画，路径动画，动力学动画的制作

教学难点：父子关系的设定，路径动画的参数调节与动力学动画的参数设定。目的要求：掌握常用动画的制作。

第七章 3ds Max的模型与动画导出技巧

教学重点：掌握部分静态模型与全部静态模型的导出与动画模型的导出方法。教学难点：将烘焙模型正确导入到VPR软件中制作动画。目的要求：掌握烘焙完成模型的导出技巧。

五、实践教学环节

实训要求：

使学生掌握3ds Max与VPR的使用方法，完成虚拟现实动画的制作。实训内容：

实训一 简模的创建与布线的调整。

实训二

常用材质的参数调节，UV的划分与贴图的正确绘制。

实训三

灯光的参数设置与布光方案的正确解决。

实训四 渲染参数面板的设置。

实训五

贴图烘焙的命令与参数设置。

实训六

动画的制作，能完成父子关系、路径与简单动力学动画的制作。

实训七

导入VPR后动画的制作。

六、教学建议

1、师资要求：

要求主讲教师具有一定的行业从业经历或有相关成熟作品。

2、教学条件：

酷睿i5以上计算机或兼容机40台。注：四核CPU主频须2.6GMHz以上，内存须4G以上，硬盘须500G左右自由空间，WindowsXP系统或更高版本，3ds max 2009或以上版本，VPR软件。

七、考试与成绩评定

该课程根据平时（作业和出勤）、期中、期末等成绩按学院要求比例进行考核。

八、制定教材与教学参考书

[1]《3ds max与虚拟现实》.九州星火传媒.电子工业出版社.2006.5

九、补充说明

１．本课程须以理论与实践结合进行教学。

２．本教学大纲适用于三年制动漫设计与制作专业。

开课单位及课程所属教研室（加盖单位公章）：

大纲制（修）订负责人签名：

开课单位教学主任签名：

大纲制（修）订时间： 年 月