三維潰壩模擬系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、大壩,作為國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,在洪水預(yù)防,蓄水發(fā)電、農(nóng)田灌溉等諸多方面發(fā)揮著重要的作用。大壩潰決后引發(fā)的洪水會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。對(duì)大壩潰壩過程進(jìn)行模擬不但可以得到洪水發(fā)生的位置,也可以為災(zāi)害的預(yù)防和降低災(zāi)害所造成的損失提供寶貴的信息。本文對(duì)三維潰壩模擬系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款可用于模擬大壩潰壩和洪水推進(jìn)的三維潰壩模擬系統(tǒng)。
　　水流推進(jìn)模擬是三維潰壩模擬系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的部分。本文使用光滑粒子流體

2、動(dòng)力學(xué)(SPH)方法對(duì)納維-斯托克斯(NS)方程進(jìn)行求解,通過這樣來模擬水體流動(dòng)。在求解過程中,考慮到數(shù)字高程模型的特點(diǎn),決定使用碰撞-反射法對(duì)SPH方法中所存在的邊界問題進(jìn)行處理。為了改善計(jì)算效率和計(jì)算精度,本文采用了固定光滑長(zhǎng)度與鏈表法對(duì)相鄰粒子進(jìn)行搜索。最后通過蛙跳積分法計(jì)算粒子的速度和位置。
　　要實(shí)現(xiàn)一款大壩潰壩模擬系統(tǒng),所涉及的關(guān)鍵技術(shù)有:地形數(shù)據(jù)處理與可視化、大壩可視化、水流推進(jìn)模擬與可視化、觀察視角控制。地形可視化

3、和大壩可視化均是讀取對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化顯示。水流模擬與可視化使用SPH方法計(jì)算水流推進(jìn)結(jié)果并將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化顯示。觀察視角控制則允許使用者對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行拖拽、旋轉(zhuǎn)和縮放。本文對(duì)這四項(xiàng)技術(shù)一一進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一款三維潰壩模擬系統(tǒng)。系統(tǒng)以O(shè)penGL作為基礎(chǔ)進(jìn)行圖形顯示,并使用C＃和C++兩種編程語(yǔ)言完成整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)。
　　為了測(cè)試本文所實(shí)現(xiàn)的三維潰壩模擬系統(tǒng)的運(yùn)行情況,總共進(jìn)行了三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。前兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)用來測(cè)試水流推進(jìn)算法的