مدل شبیه‌ساز انتشار آلاینده‌ها با بهره‌گیری از ترکیب تکنیک واقعیت افزوده و دینامیک سیالات محاسباتی روی بستر تلفن همراه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی کامپیوتر و فناوری اطلاعات، دانشگاه قـم، قم، ایران

2 آزمایشگاه پژوهشی توربولانس، دینامیک سیالات محاسباتی و احتراق، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه قـم، قم، ایران

چکیده

مسائل مهندسی به طور کلی مدل ریاضی پدیده‌های فیزیکی هستند. راه حل مسئله فیزیکی را می‌توان با استفاده از فناوری‌های مهندسی و شبیه‌سازی نظیر محاسبات عددی پیدا کرد. تکنولوژی واقعیت افزوده محتوای مجازی ایجاد شده توسط کامپیوتر یا تلفن همراه را با دوربین به محیط فیزیکی کاربران اضافه می‌کند. با استفاده از سیستم مبتنی بر‌ واقعیت افزوده، بعد از تجزیه و تحلیل مهندسی، می‌توان نتایج حاصل از شبیه‌سازی را به صورت مدل دو یا سه بعدی منطبق با مکان و ابعاد جسم فیزیکی مستقیماً بر روی اشیاء دنیای واقعی قرار داد تا سبب درک بهتر نتایج ‌شود. در این پژوهش با بهره‌گیری از ترکیب تکنیک واقعیت افزوده و دینامیک سیالات محاسباتی، مدل شبیه‌ساز میدان جریان در محیط‌ داخلی با آلاینده‌های مختلف توسعه داده شده است. برای این منظور، ابتدا به بیان مفاهیم پایه مربوط به واقعیت افزوده و بررسی تفاوت آن با واقعیت مجازی پرداخته شده است. پس از بررسی شیوه پیاده سازی مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از شبیه‌ساز توسعه یافته برای آلاینده‌های دی‌اکسید کربن و مونواکسید کربن بدست آمده است. برای ارزیابی مدل پیشنهادی، داده‌های حاصل از نرم‌افزار موبایلی با نتایج مرجع مقایسه شده‌است و نتایج به‌دست آمده نشان دهنده دقت و توان محاسباتی قابل قبول می‌باشد.   

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Pollutants Transfer Simulation Model Using Combination of Augmented Reality and Computational Fluid Dynamics Techniques on Cell Phone Platform

نویسندگان [English]

  • Elham Soltani 1
  • Mohammad Kazem Moayyedi 2
  • Faranak Fotouhi Qhazvini 1
1 Department of Computer Engineering, University of Qom, Qom, Iran
2 CFD, Turbulence and Combustion Research Lab., Department of Mechanical Engineering, University of Qom, Qom, Iran
چکیده [English]

Engineering problems are generally mathematical models of physical phenomena. The solution to the physical problem can be found using engineering and simulation approaches such as numerical modeling. Augmented reality technology adds virtual content created by a computer or mobile phone with a camera to the physical environment of users. Using an augmented reality-based system, after analysis, the simulation results can be placed directly on real-world objects in a two or three-dimensional model corresponding to the location and dimensions of the physical body in order to better understand the results. In this research, using a combination of augmented reality and computational fluid dynamics techniques, a simulation model in an indoor environment with different pollutants has been developed. For this purpose, first, the basic concepts of augmented reality are expressed and its differences with virtual reality are examined. After examining the implementation method of the proposed model, the results for carbon dioxide and carbon monoxide pollutants have been obtained. To evaluate the proposed model, the data obtained from the mobile software are compared with the related benchmark results and show relatively good accuracy and computational capability.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Augmented reality
  • Computational fluid dynamics
  • Airflow
  • Pollutant diffusion
  • Data visualization

مراجع

  1. Zhu, T. Fukuda, N. Yabuki, SLAM-Based MR with Animated CFD for Building Design Simulation, Proceeding of the 23rd International Conference on Computer-Aided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA), (2018), pp. 391–400.
  2. Hosokawa, T. Fukuda, N. Yabuki, T. Michikawa, A. Motamedi, Integrating CFD and VR for indoor thermal environment design feedback, Proceedings of the 21st International Conference of the Association for Computer-Aided Architectural Design Research in Asia (CAADRIA), (2016), pp. 663–672.
  3. Fukuda, K. Yokoi, N. Yabuki, A. Motamedi, An indoor thermal environment design system for renovation using augmented reality, Journal of Computational Design and Engineering, 6(2) (2019) 179-188. ‏
  4. Moreland, J. Wang, Y. Liu, F. Li, L. Shen, B. Wu, C. Zhou, Integration of augmented reality with computational fluid dynamics for power plant training, Proceedings of the International Conference on Modeling, Simulation and Visualization Methods (MSV), (2013).
  5. M. Malkawi, R.S. Srinivasan, A new paradigm for Human-Building Interaction: the use of CFD and Augmented Reality, Automation in construction, 14(1) (2005) 71-84.
  6. Fukuda, K. Mori, J. Imaizumi, Integration of CFD, VR, AR and BIM for design feedback in a design process - an experimental study, Proceedings of the 33rd International Conference on Education and Research in Computer Aided Architectural Design in Europe (eCAADe 33), 1 (2015), pp. 665–672.
  7. R. Lin, J. Cao, J.-P. Zhang, C. van Treeck, J. Frisch, Visualization of indoor thermal environment on mobile devices based on augmented reality and computational fluid dynamics, Automation in Construction, 103 (2019) 26-40.
  8. Heuveline, S. Ritterbusch, S. Ronnas, Augmented reality for urban simulation visualization, Preprint Series of the Engineering Mathematics and Computing Lab, (16) (2011). ‏
  9. Lakaemper, A.M. Malkawi, Integrating robot mapping and augmented building simulation, Journal of computing in civil engineering, 23(6) (2009) 384-390.‏
  10. Mourtzis, J. Angelopoulos, N. Panopoulos, Challenges and Opportunities for Integrating Augmented Reality and Computational Fluid Dynamics Modeling under the Framework of Industry 4.0, Procedia CIRP, 106 (2022) 215-220.
  11. Solmaz, T. Van Gerven, Interactive CFD simulations with virtual reality to support learning in mixing, Computers & Chemical Engineering, 156 (2022) 107570.
  12. Solmaz, T. Van Gerven, Integration of Interactive CFD Simulations with AR and VR for Educational Use in CRE, Computer Aided Chemical Engineering, 48 (2020) 2011-2016.
  13. Paeres, J. Santiago, C.J. Lagares, W. Rivera, A.B. Craig, G. Araya, Design of a Virtual Wind Tunnel for CFD Visualization, in: AIAA Scitech 2021 Forum, (2021), pp. 1600.
  14. Arulanand, A.R. Babu, P. Rajesh, Enriched learning experience using augmented reality framework in engineering education, Procedia Computer Science, 172 (2020) 937-942.
  15. Ghazanfarian, E. Khavasi, H. Yousefi, M. Amiraslanpour, S. Teymouri, R. Bayat, Modern Online Learning Tools Over the Platform of Virtual/Augmented Reality, Optimizing Student Engagement in Online Learning Environments, (2018) 101-126.
  16. Mekni, A. Lemieux, Augmented reality: Applications, challenges and future trends, Applied computational science, 20 (2014) 205-214.
  17. Li, A.Y. Nee, S.-K. Ong, A state-of-the-art review of augmented reality in engineering analysis and simulation, Multimodal Technologies, and Interaction, 1(3) (2017) 17.
  18. Koller, G. Klinker, E. Rose, D. Breen, R. Whitaker, M. Tuceryan, Automated camera calibration and 3D egomotion estimation for augmented reality applications, Proceeding of International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns, (1997), pp. 199-206.
  19. Milgram, H. Takemura, A. Utsumi, F. Kishino, Augmented reality: A class of displays on the reality-virtuality continuum, Telemanipulator and telepresence technologies, 2351 (1995) 282-292.
  20. Razavi Termeh, M. Malek, The augmented reality and its applications for spatial information and supporting environments, Geospatial Engineering Journal, 8(4) (2017) 1-10. (In Persian)
  21. Turkan, R. Radkowski, A. Karabulut-Ilgu, A.H. Behzadan, A. Chen, Mobile augmented reality for teaching structural analysis, Advanced Engineering Informatics, 34 (2017) 90-100.
  22. Aggarwal, A. Singhal, Augmented Reality and its effect on our life, 9th International Conference on Cloud Computing, Data Science & Engineering (Confluence), (2019), pp. 510-515.
  23. K. Moayyedi, Numerical Study of the Mass Transfer Effects on the Flow and Thermal Fields Structures under the Influence of Natural Convection, AUT J. Model. Simul, 51(2) (2019) 131-138.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 55، شماره 1
فروردین 1402
صفحه 143-156

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار