二維水流模型計算系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、二維水流模型是一種數(shù)學模型，主要用于計算海洋、河流或湖泊在一定條件下的水位和流速的變化情況，為水利工程建設或水利研究提供量化數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的物理模型不同，二維水流模型不需要搭建真實的模型，而是通過數(shù)學計算，推測出水位和流速的變化。與物理模型相比，搭建二維水流模型的成本低廉，計算速度相對于物理模型要快得多。通過修改參數(shù)，可以很方便地通過二維水流模型計算出各種條件下的水位水流變化情況。隨著計算機速度的提高，國內(nèi)外已經(jīng)普遍采用二維水流模型來進行

2、水利工程的評估工作。
　　本文首先分析了二維水流模型的業(yè)務需求，將整個系統(tǒng)分為前處理、模型計算和后處理三個模塊。其中，前處理模塊用于構建網(wǎng)格和處理實測數(shù)據(jù)。模型計算模塊用于設定模型計算所需要用到的數(shù)據(jù)和參數(shù)，并進行模型計算。后處理模塊用于展示計算結果。
　　根據(jù)業(yè)務需求，本文對三個模塊進行了詳細的設計。前處理模塊用于讀入地圖數(shù)據(jù)，以方便用戶對照地圖構建網(wǎng)格，網(wǎng)格構建完成之后，需要導入地形數(shù)據(jù)，并使用地形數(shù)據(jù)對網(wǎng)格進行插值。插

3、值之后的網(wǎng)格是模型計算的基礎。前處理模塊還需要定義邊界數(shù)據(jù)，邊界數(shù)據(jù)是河流入流和出流的數(shù)據(jù)。根據(jù)網(wǎng)格數(shù)據(jù)和邊界數(shù)據(jù)，模型就可以進行最簡單的二維水流計算了。
　　模型計算模塊的主要作用是設定參數(shù)，以及跨語言調(diào)用計算函數(shù)。本系統(tǒng)主要是使用C＃開發(fā)，具有良好的外觀和高效率的開發(fā)速度。但是一般的水流模型都是使用Fortran開發(fā)，因此需要通過內(nèi)存共享的方式，達到高速調(diào)用Fortran函數(shù)的目的。
　　后處理模塊可以通過多種方式來查看

4、計算結果，包括矢量圖、等值線圖、曲線圖、粒子圖等等。通過此模塊，可以將靜態(tài)的圖片處理成動態(tài)的動畫，使研究人員可以更加直觀地觀察計算結果。
　　論文討論了前處理和后處理模塊中所涉及到的離散點插值、曲線擬合、生成等值線、等值線區(qū)域填色等多種算法。
　　由于模型計算過程中，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，因此在前處理和后處理的圖形化展示數(shù)據(jù)以及大量數(shù)據(jù)的保存和讀取過程中，會給CPU和硬盤帶來相當大的負擔。因此本文在專門的章節(jié)中討論了本系統(tǒng)在開發(fā)