论文摘要
有限差分法是一种重要的数值计算方法。该方法的应用使水文地质学计算得到了迅速发展。当前科学计算可视化是水文地质计算领域的一个重要研究方向。本文采用有限差分法,并结合可视化技术,解决水文地质计算领域的部分渗流问题,对实际工作有重要意义。实际的水文地质条件往往是比较复杂的,用解析法求解很困难,数值法为研究这类问题开辟了新的途径。它以地下水渗流理论为基础,从整个计算区域的水量平衡或质量守恒出发,建立反映整个计算区域地下水运动状况的数学模型。有限差分法是数值模拟最早采用的方法,该方法把控制方程中的导数用网格节点上的函数值的差商代替,边界条件、初始条件也相应地做类似代替,从而建立以网格节点上的值为未知数的代数方程组。其数学概念直观,表达简单,是发展比较成熟的数值方法。本文以有限差分法为基础,采用面向对象的思想,以Visual Basic6.0为开发平台,研发了关于地下水流计算的可视化系统。系统从功能上被划分为前处理、有限差分计算、后处理三大模块。前处理阶段主要完成了矩形网格剖分和不规则三角网格剖分。不规则三角网的生成采用逐点插入法。计算阶段结合实际水文地质条件,选择适当的数学模型,以有限差分法为基础,完成一维、二维承压稳定流及非稳定流计算的分析、设计和实现。后处理阶段,采用ActiveX Automation技术,在VB下与Surfer接口进行嵌入式编程,快速高效地绘制出等水头线图及立体表面图。采用OpenGL技术,绘制出非稳定流的水头变化曲线。本系统以承压含水层二维非稳定流为工程实例对系统主要功能进行测试,验证了系统在计算地下水流水头分布时具有一定的可行性。
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摘要Abstract1 绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究动态1.2.1 地下水流数值模拟软件简介1.2.2 地下水流有限差分计算的可视化研究的发展趋势1.3 研究内容2 地下水流动问题有限差分方法概述2.1 地下水流的数学模型2.2 地下水流的微分方程2.2.1 地下水渗流的连续性方程2.2.2 地下水流的基本微分方程2.2.3 定解条件2.3 地下水运动的数值模拟技术2.3.1 数值法同解析法相比的优点2.3.2 地下水数值模拟的构造过程2.3.3 有限差分法原理及构造方法2.3.4 地下水流有限差分方程构造过程3 地下水流有限差分计算的可视化技术3.1 科学计算可视化技术概述3.1.1 科学计算可视化的基本概念和主要特点3.1.2 科学计算可视化的现状3.1.3 科学计算可视化的开发环境3.2 地下水流有限差分计算软件的程序结构3.3 地下水有限差分计算前处理可视化3.3.1 地下水有限差分前处理的基本知识3.3.2 规则网格差分法3.3.3 不规则网格有限差分法3.3.4 网格生成算法的评价标准3.3.5 网格剖分算法的选择3.4 地下水有限差分计算阶段的可视化3.5 地下水有限差分计算后处理可视化3.5.1 地下水有限差分后处理的基本知识3.5.2 等水头线的生成3.5.3 非稳定流水头随时间变化曲线3.5.4 后处理中vb 下OpenGL 的开发基础4 地下水流有限差分计算可视化系统分析与设计4.1 地下水流有限差分计算可视化系统的工程开发思想4.1.1 地下水流有限差分计算可视化系统的工程开发过程4.1.2 系统开发的面向对象思想4.2 系统总体功能分析4.3 三角网格剖分功能的分析与设计4.4 有限差分计算功能分析与设计4.4.1 三角形承压稳定流和非稳定流计算4.4.2 矩形单元承压稳定流和非稳定流流计算4.5 基于SURFER ACTIVEX AUTOMATION 技术的后处理程序的分析设计4.5.1 Surfer ActiveX Automation 技术的研究目的4.5.2 Surfer ActiveX Automation 技术4.5.3 Surfer ActiveX Automation 对象的补充说明和参数调用规则4.6 非稳定流水头随时间变化曲线5 地下水流有限差分计算可视化系统实现5.1 系统登录窗口的实现5.2 系统启动窗口的实现5.3 主界面介绍5.4 网格剖分功能的实现5.5 有限差分计算功能的实现5.5.1 承压一维稳定流计算功能模块的实现5.5.2 承压一维非稳定流计算原理及实现5.5.3 矩形承压二维稳定流计算5.5.4 矩形承压二维非稳定流计算5.5.5 三角形承压二维非稳定流计算5.6 后处理中图像管理的实现5.7 后处理中基于SURFER 自动化对象技术的关键功能实现5.8 系统帮助模块的实现5.9 系统的工程实例应用测试6 结论6.1 结论6.2 工作展望致谢参考文献附录
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标签：地下水论文; 数值模拟论文; 有限差分论文; 可视化论文;
