水流数值模拟后处理的方法与实现

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1、合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：f钾钾誓名仇硎z予极桎委导师：廖眵乙唿五仅弓靠高叻场多泳穆腓谚^Ⅵ砷锵嬲餐浴磺蟒两椰卜独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外。论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金魍王些太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字

2、刍逸字日期：弘呵年彦，月卢日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒蟹王些盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘．允许论文被查阅或借阅。本人授权．金胆工业太!L可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学龇文秘名：纭楚级签字日期：御彤月／口日学位论文作者毕业后去向工作单位：通讯地址：蜗：彬。

3、j如70c}66旧邮编：致谢本文是在导师王军教授的悉心指导下完成的。论文的完成融入了导师大量的

4、心血，从论文选题、开题、到晟终定稿，在资料收集、调研考察和论文的撰写过程中，导师都给予了具体详尽的指导，提出了许多宝贵的意见和建议。导师扎实深厚的理论知识，严谨的治学态度，诲人不倦的良好风范，将使我受用终身，在对学习和科研的严格要求的同时，王老师在对我们生活和其它方面也给予了无微不至的关怀和照顾，在此，我向王老师致以最真挚的敬意和深深的感谢!同时，我真挚的感谢在生活和学习中帮助过我的老师、同学、同门师弟师妹、室友和朋友。更要感谢勤劳的父母，他们对我的无私支持，是我完成学业的精神动力!作者：赵慧敏2007年12月1日第一章绪论随着科学技术的不断进

5、步，对水流的性质及运动规律的研究也在不断的深入。物理模型试验虽然是研究水流运动的常用手段，但数值模拟由于具有周期短、费用低、应用范围广等优点，己逐渐成为水流运动研究的强有力手段。在水流及河流冰塞下水流数值模拟方面，由于数值模拟计算方法的原因，计算程序得出的结果数据量相当庞大，不利于规律的分析对比，因此有必要对数据做适当的处理，找到一种能直观的表达这些海量数据中所反映出的重要信息的方法，将数据通过直观的、随时间和空间变化的图形图像信息表示出来，即对数值模拟结果进行后处理。就一般的水流数值模拟后处理方面而言，随着计算机应用技术和水流数值模拟专业领域

6、的不断进步，后处理技术已比较成熟，但针对河流冰塞下水流数值模拟结果后处理的研究还不多见。所以本文在运用Surfer软件、VB语言对Surfer软件二次开发进行水流数值模拟后处理的同时重点介绍了河流冰塞水流运动数值模拟结果后处理过程，其中包括批量数据的处理，冰厚等值线图、流速等值线图、三维线框图等图形的绘制方法，并通过连续播放的方式达到动态演示的效果．为水流数值模拟介绍了一种后处理方法，也为河流冰塞相关方面的研究提供参考。1．1水流数值模拟及其计算方法与软件数值模拟是一门综合性的模拟技术，它采用数学模型来模拟某种物理现象，并通过电子计算机采用数值

7、计算法近似求解，藉以复演自然延边演变过程的总称。其基本思想可以归结为：将原来时间、空问坐标中连续的物理量场，用有限个离散点上的值的集合来代替，并按一定方式建立起关于这些值的代数方程组，然后通过求解代数方程组获得物理量的近似解。数值模拟计算是一种离散的近似方法，其计算结果只能是实际现象的一个近似，数值计算不仅依赖于计算机的性能，更多地还依赖于合理的数学模型和有效的数值计算方法。水流数值模拟能够求解各种复杂的初始及边界条件下控制方程，对所研究现象可以做到定量和定性预测，费用少速度快，且能够给出详细的完整的计算资料(来源于网络介绍)。1．1．1水流数

8、值模拟的数值方法数值模拟主要是求偏微分方程的数值解。当今世界上求解偏微分方程最主要的有三种数值方法：有限差分法、有限元法、有限体积法。有限差分法是将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，然后将偏微分方程(控制方程)的导数用差商代替，推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。求差分方程组(代数方程组)的解就是微分方程定解问题的数值近似解，这是一种直接将微分问题变为代数问题的近似数值解法⋯。有限元法是将一个连续的求解域任意分成适当形状的许多微小单元，并于各小单元分片构造插值函数，然后根据极值原理(变分或加权余量法)，将问题的控制

9、方程转化为所有单元上的有限元方程，把总体的极值作为各单元极值之和，即将局部单元总体合成，形成嵌入了指定边界条件的代数方程组，求解该方程组就得到各节点上