水沙数学模型在线计算与仿真系统开发

论文摘要

通过开发公共平台性质的河流数学模型在线计算及可视化系统来实现洪水演进数值模拟对于防洪工程学科的发展有重要的意义。本文开创性的通过结合河流数学模型与可视化前后处理技术和计算机网络技术的研究,利用混合语言编程和JavaScript脚本以及PHP技术,成功地实现洪水演进计算模拟的在线计算过程。全文共分6章。第1章首先介绍了研究背景,然后概述了河流水沙数学模型、可视化技术、在线计算的研究进展,最后介绍了为什么要开展水沙数学模型在线计算以及主要技术路线。第2章完整地介绍了一维非恒定水沙数学模型的建立:从基本方程及其离散到数值方法、有关关键问题处理,再到模型的数值试验、率定验证计算。第3章详细地介绍了数学模型在线计算的实现方法,包括的核心问题涉及到:动态数据访问技术、JavaScript脚本访问技术、动静态网页制作等。第4章介绍了模型前后处理及仿真开发,包括最主要的动态流场实现技术和三维漫游地形制作。第5章应用实例,结合本文所述内容,用一套实测资料对整个在线计算过程进行了演示。第6章为结论与展望,对本文工作进行了总结并对今后的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状与进展
• 1.2.1 水沙数学模型
• 1.2.2 可视化及仿真技术
• 1.2.3 在线计算
• 1.3 主要研究内容及方法
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 系统开发方法
• 1.3.3 主要研究目标和创新点
• 1.4 本章小结
• 第二章 一维非恒定水沙数学模型的建立
• 2.1 基本方程及其离散
• 2.1.1 Preissmann 四点差分格式介绍
• 2.1.2 水流方程的离散与求解
• 2.1.3 泥沙方程的离散及求解
• 2.2 计算边始条件的确立
• 2.3 几个关键问题的处理
• 2.4 计算流程图
• 2.5 模型的率定与验证
• 2.5.1 数值试验——定常流
• 2.5.2 水槽试验——Van Rijn 水槽试验
• 2.5.3 天然河道计算——下荆江藕池至监利河段
• 2.6 本章小结
• 第三章 水沙数学模型在线计算的初步实现
• 3.1 在线计算有关概念简介
• 3.1.1 JavaScript 脚本
• 3.1.2 PHP 语言
• 3.2 在线计算的实现
• 3.3 在线计算关键技术1——动态数据访问方式
• 3.3.1 数据访问的基本概念
• 3.3.2 客户端的动态数据访问技术
• 3.3.3 服务器端的动态数据访问技术
• 3.3.4 传统动态数据访问处理方法
• 3.3.5 PHP 实现动态数据访问
• 3.4 在线计算关键技术2——模块化动态链接库
• 3.4.1 动态链接库介绍
• 3.4.2 模块化动态链接库
• 3.5 本章小结
• 第四章 水沙模型仿真系统的初步开发
• 4.1 二维地形与动态流场的显示系统
• 4.1.1 准备问题
• 4.1.2 二维地形绘制
• 4.1.3 流场的动态模拟
• 4.1.4 动画的完成
• 4.1.5 实例演示
• 4.2 VB+OPENGL 三维地形显示
• 4.2.1 VB+OpenGL 嵌套编程概述
• 4.2.2 三维可视化实现过程
• 4.2.3 三维地形的绘制
• 4.2.4 实时可视化的实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 应用实例——下荆江藕池至监利河段水沙数学模型在线计算系统
• 第六章 小结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者攻读硕士期间主要发表论文