三体运行模拟器

common/func.py

@@ -66,10 +66,10 @@ def get_position_force(angles, force=1, radius=1, radius_offset=None, force_offs
     """
     angles = np.array(angles * np.pi)
 
-    if isinstance(radius_offset, int):
+    if isinstance(radius_offset, float):
         radius = radius + np.random.rand(len(angles)) * radius_offset
 
-    if isinstance(force_offset, int):
+    if isinstance(force_offset, float):
         force = force + np.random.rand(len(angles)) * force_offset
 
     pxs = radius * np.cos(angles)

common/system.py

@@ -17,7 +17,7 @@ class System(object):
     天体系统
     """
 
-    def __init__(self, bodies, max_distance=-1):
+    def __init__(self, bodies, max_distance=60 * AU):
         self.bodies = bodies
         self.max_distance = max_distance
 
@@ -82,9 +82,11 @@ class System(object):
 
             return True
 
-        self.bodies = list(filter(valid_body, self.bodies))
+        # self.bodies = list(filter(valid_body, self.bodies))
 
         for body1 in self.bodies:
+            if not valid_body(body1):
+                continue
             acceleration = np.zeros(3)
             for body2 in self.bodies:
                 if self.max_distance > 0:

scenes/solar_system_2.py

@@ -20,17 +20,20 @@ if __name__ == '__main__':
     #  以下展示的效果非太阳系真实的距离和大小
     #  1、由于宇宙空间尺度非常大，按照实际的大小无法看到行星天体，因此需要对天体的尺寸进行放大
     #  2、对每个行星天体的距离进行了缩放
+
+    # region 构建太阳系
     bodies = [
-        Sun(size_scale=0.8e2),                          # 太阳放大 80 倍
-        Mercury(size_scale=4e3, distance_scale=1),      # 水星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Venus(size_scale=4e3, distance_scale=1),        # 金星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Earth(size_scale=4e3, distance_scale=1),        # 地球放大 4000 倍，距离保持不变
-        Mars(size_scale=4e3, distance_scale=1),         # 火星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Jupiter(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.5),  # 木星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.5
-        Saturn(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.38),  # 土星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.38
-        Uranus(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.26),  # 天王星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.26
-        Neptune(size_scale=1e3, distance_scale=0.22),   # 海王星放大 1000 倍，距离缩小到真实距离的 0.22
-        Pluto(size_scale=10e3, distance_scale=0.20),    # 冥王星放大 10000 倍，距离缩小到真实距离的 0.2(从太阳系的行星中排除)
+        Sun(size_scale=0.8e2),                              # 太阳放大 80 倍
+        Mercury(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),        # 水星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Venus(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),          # 金星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Earth(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),          # 地球放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Mars(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),           # 火星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Jupiter(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.65),    # 木星放大 680 倍，距离缩小到真实距离的 0.65
+        Saturn(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.52),     # 土星放大 680 倍，距离缩小到真实距离的 0.52
+        Uranus(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.36),      # 天王星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.36
+        Neptune(size_scale=1e3, distance_scale=0.27),       # 海王星放大 1000 倍，距离缩小到真实距离的 0.27
+        Pluto(size_scale=10e3, distance_scale=0.23),        # 冥王星放大 10000 倍，距离缩小到真实距离的 0.23(从太阳系的行星中排除)
     ]
+    # endregion
 
     mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=-45, view_distance=3e9, view_focalpoint=[5e2, 5e2, 5e2])

scenes/solar_system_3.py

@@ -23,7 +23,9 @@ if __name__ == '__main__':
     #  以下展示的效果非太阳系真实的距离和大小
     #  1、由于宇宙空间尺度非常大，按照实际的大小无法看到行星天体，因此需要对天体的尺寸进行放大
     #  2、对每个行星天体的距离进行了缩放
-    # 构建4个小行星
+    #  3、加入了小行星的演示效果
+
+    # region 1.构建4个小行星 -------------
     # asteroids = [
     #     Asteroid(size_scale=1e9,  # 小行星放大 1000000000 倍，距离保持不变
     #              init_position=[1.6 * AU, 0, 0],
@@ -42,35 +44,41 @@ if __name__ == '__main__':
     #              init_velocity=[25.37, 0, 0],
     #              distance_scale=1),
     # ]
-    # 构建 50 小行星，太多的小行星会影响电脑性能
+    # endregion 1 --------------------------
+
+    # region 2.随机构建 60 小行星，注意：太多的小行星会影响电脑性能
     NUM_OF_ASTEROIDS = 60
     asteroids = []
     angles = np.linspace(0, 40 * np.pi, NUM_OF_ASTEROIDS)
     pxs, pys, fxs, fys = get_position_force(angles,
                                             radius=1.60 * AU,
                                             force=23.37,
-                                            radius_offset=0.2 * AU,
+                                            radius_offset=0.1 * AU,
                                             force_offset=0.2)
     for i, px in enumerate(pxs):
         py, fx, fy = pys[i], fxs[i], fys[i]
-        asteroids.append(Asteroid(size_scale=1e9,  # 小行星放大 1000000000 倍，距离保持不变
+        asteroids.append(Asteroid(size_scale=1e9,  # 小行星放大 1000000000 倍，距离放大 1.4 倍
                                   init_position=[px, py, 0],
                                   init_velocity=[fx, fy, 0],
-                                  distance_scale=1.2))
-
+                                  distance_scale=1.4))
+    # endregion 2
 
+    # region 3.构建太阳系
     bodies = [
-        Sun(size_scale=0.8e2),  # 太阳放大 80 倍
-        Mercury(size_scale=4e3, distance_scale=1.1),      # 水星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Venus(size_scale=4e3, distance_scale=1.1),        # 金星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Earth(size_scale=4e3, distance_scale=1.1),        # 地球放大 4000 倍，距离保持不变
-        Mars(size_scale=4e3, distance_scale=1.1),         # 火星放大 4000 倍，距离保持不变
-        Jupiter(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.5),  # 木星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.5
-        Saturn(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.38),  # 土星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.38
-        Uranus(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.26),  # 天王星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.26
-        Neptune(size_scale=1e3, distance_scale=0.22),   # 海王星放大 1000 倍，距离缩小到真实距离的 0.22
-        Pluto(size_scale=10e3, distance_scale=0.20),    # 冥王星放大 10000 倍，距离缩小到真实距离的 0.2(从太阳系的行星中排除)
+        Sun(size_scale=0.8e2),                            # 太阳放大 80 倍
+        Mercury(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),      # 水星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Venus(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),        # 金星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Earth(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),        # 地球放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Mars(size_scale=4e3, distance_scale=1.3),         # 火星放大 4000 倍，距离放大 1.3 倍
+        Jupiter(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.65),  # 木星放大 680 倍，距离缩小到真实距离的 0.65
+        Saturn(size_scale=0.68e3, distance_scale=0.52),   # 土星放大 680 倍，距离缩小到真实距离的 0.52
+        Uranus(size_scale=0.8e3, distance_scale=0.36),    # 天王星放大 800 倍，距离缩小到真实距离的 0.36
+        Neptune(size_scale=1e3, distance_scale=0.27),     # 海王星放大 1000 倍，距离缩小到真实距离的 0.27
+        Pluto(size_scale=10e3, distance_scale=0.23),      # 冥王星放大 10000 倍，距离缩小到真实距离的 0.23(从太阳系的行星中排除)
     ]
+    # 增加小行星到太阳系
     bodies += asteroids
+    # endregion 3
+
     # mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=-45)
     mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=-45, view_distance=3e9, view_focalpoint=[5e2, 5e2, 5e2])

scenes/three_body_01.py

@@ -21,11 +21,11 @@ if __name__ == '__main__':
     """
     bodies = [
         Sun(mass=1.5e30, init_position=[849597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, 7.0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun1.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+            size_scale=5e1, texture="sun1.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
         Sun(mass=2e30, init_position=[0, 0, 0], init_velocity=[0, -8.0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+            size_scale=5e1, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
         Sun(mass=2.5e30, init_position=[0, -849597870.700, 0], init_velocity=[18.0, 0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+            size_scale=5e1, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
         Earth(init_position=[0, -349597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
               size_scale=4e3, distance_scale=1),  # 地球放大 4000 倍，距离保持不变
     ]

scenes/three_body_02.py

@@ -20,14 +20,14 @@ if __name__ == '__main__':
     3、天体质量 mass    
     """
     bodies = [
-        Sun(mass=1.5e30, init_position=[849597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, 7.0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun1.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
-        Sun(mass=2e30, init_position=[0, 0, 249597870.700], init_velocity=[0, -8.0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
-        Sun(mass=2.5e30, init_position=[0, -849597870.700, 0], init_velocity=[8.0, 0, 0],
-            size_scale=1e2, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+        Sun(mass=5e30, init_position=[649597870.700, 0, 0], init_velocity=[0, 5.0, 0],
+            size_scale=5e1, texture="sun1.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+        Sun(mass=4e30, init_position=[0, 0, 249597870.700], init_velocity=[0, -6.0, 0],
+            size_scale=5e1, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
+        Sun(mass=3e30, init_position=[0, -649597870.700, 0], init_velocity=[6.0, 0, 0],
+            size_scale=5e1, texture="sun2.jpg"),  # 太阳放大 100 倍
 
-        Earth(init_position=[0, -349597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
+        Earth(init_position=[0, -249597870.700, 0], init_velocity=[15.50, 0, 0],
               size_scale=4e3, distance_scale=1),  # 地球放大 4000 倍，距离保持不变
     ]
     mayavi_run(bodies, SECONDS_PER_WEEK, view_azimuth=0)

simulators/simulator.py

@@ -44,6 +44,10 @@ class Simulator(metaclass=ABCMeta):
         self.bodies_sys.evolve(dt)
         for idx, view in enumerate(self.body_views):
             body = self.bodies_sys.bodies[idx]
+            view.appeared = body.appeared
+            if not view.appeared:
+                view.disappear()
+                continue
             view.position = body.position * body.distance_scale
             view.name = body.name
             view.mass = body.mass
@@ -59,6 +63,9 @@ class Simulator(metaclass=ABCMeta):
 
             view.update()
 
+        self.bodies_sys.bodies = list(filter(lambda b:b.appeared, self.bodies_sys.bodies))
+        self.body_views = list(filter(lambda b:b.appeared, self.body_views))
+
     @abstractmethod
     def run(self, dt: int):
         """

simulators/views/mayavi_view.py

@@ -117,6 +117,13 @@ class MayaviView(BodyView):
 
         # return self.sphere,
 
+    def disappear(self):
+        if hasattr(self, "sphere"):
+            self.sphere.visible = False
+
+        if hasattr(self, "rings"):
+            self.rings.visible = False
+
     def __set_texture(self, image_file):
         """
         设置纹理图片到天体