河网非恒定流数值模拟可视化研究

论文摘要

随着计算机技术的飞速发展,人们在研究河网非恒定流问题时,越来越多地运用计算机来进行求解,但传统的河网水力计算程序大多是用Fortran语言编制的,普通用户很难了解和掌握其计算过程,界面不够人性化,人机交互功能较弱,应用受到很大的限制。本文拟从现有的河网非恒定流数值模拟方法出发,利用混合语言编程技术,开发河网非恒定流数值模拟可视化系统,实现河网非恒定流数值模拟过程的动态实时显示和计算结果的图形显示。本文共分六章,各章主要内容如下:第一章为绪论。首先对国内外河网非恒定流数学模型、求解方法和相关应用软件的开发等研究现状作较系统的介绍,在此基础上提出本文的主要研究内容。第二章为河网非恒定流数学模型及其求解方法。提出本文采用的河网非恒定流数学模型,讨论初始条件和边界条件的具体给定方法,详细介绍用Preissmann四点隐格式离散圣维南方程组、用追赶法求解离散后的差分方程组、用松弛迭代法数值求解河网非恒定流的具体计算过程。第三章为混合编程技术的研究。深入探讨Fortran 90和Visual Basic 6.0的混合编程技术,将Fortran计算程序以动态链接库的方式集成到可视化系统中,然后通过Visual Basic 6.0开发的图形用户接口与用户交互。第四章为河网非恒定流数值模拟可视化系统的研制开发。对系统的总体结构,各子模块实现的功能和方法都详细地加以说明。第五章为河网非恒定流数值模拟及动态可视化系统介绍。以苏州太湖旅游度假区水系规划中的河网排涝计算为例,介绍开发研制的河网非恒定流数值模拟及动态可视化系统的主要功能和使用方法。第六章为结论与展望。对本文工作进行总结,并对今后的工作进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 河网非恒定流的研究进展
• 1.2.1 河网非恒定流数学模型的研究现状
• 1.2.2 河网非恒定流的求解方法
• 1.2.3 面向对象的河网非恒定流计算软件的开发研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第二章 河网非恒定流数值求解方法
• 2.1 基本方程及离散格式
• 2.1.1 基本方程式
• 2.1.2 方程组的离散
• 2.2 方程组的求解方法及代数方程组的迭代求解
• 2.2.1 方程组的求解方法
• 2.2.2 代数方程组的迭代求解
• 2.3 定解条件及参数确定
• 2.3.1 初始条件
• 2.3.2 边界条件
• 2.3.3 河网非恒定流数学模型的参数确定
• 2.4 用松驰迭代法数值求解河网非恒定流的计算过程
• 2.5 本章小结
• 第三章 可视化系统混合编程技术研究
• 3.1 可视化研究概况
• 3.1.1 科学计算可视化
• 3.1.2 科学计算可视化的研究现状
• 3.2 混合语言程序设计概述
• 3.3 VISUAL BASIC 6.0 与FORTRAN 90 混合编程的实现
• 3.3.1 Visual Basic 6.0 直接调用Fortran 90 编译的可执行文件
• 3.3.2 利用动态链接库，实现语言混合编程
• 3.4 本章小结
• 第四章 可视化系统的研制开发
• 4.1 系统开发概述
• 4.1.1 系统的基本功能
• 4.1.2 系统开发的可行性
• 4.2 系统的开发软件
• 4.2.1 开发工具Visual Basic 6.0
• 4.2.2 开发工具Compaq Visual Fortran 6.5
• 4.3 系统的总体设计及界面设计原则
• 4.3.1 系统的目标分析
• 4.3.2 系统的总体结构
• 4.3.3 目标实现方案
• 4.3.4 界面设计原则
• 4.4 数值计算模块开发
• 4.4.1 数值计算模块的开发思想
• 4.4.2 数据的传递
• 4.4.3 计算程序流程图
• 4.5 计算结果的图形显示及数据输出模块开发
• 4.5.1 二维曲线图形的设计方法
• 4.5.2 数据输出模块开发及数据文件的存取
• 4.6 本章小结
• 第五章 河网非恒定流数值模拟及动态可视化系统
• 5.1 河网算例的基本资料
• 5.1.1 苏州太湖旅游度假区中心区的水系概况
• 5.1.2 计算目的和具体计算条件
• 5.2 河网非恒定流数值模拟及动态可视化系统基本功能介绍
• 5.3 河网非恒定流数值模拟及动态可视化系统使用方法
• 5.3.1 新建工程
• 5.3.2 数据输入模块
• 5.3.3 计算及动态显示模块
• 5.3.4 数据输出及结果显示模块
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢