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《华北水利水电大学》 2017年
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基于SPH的洪水灾害仿真

张凌空  
【摘要】:我国地处亚洲东部,受亚热带季风气候影响,东西地势相差很大,是世界上洪水灾害最严重的国家之一,在我国每年都会发生大大小小的洪水灾害,存在数以万计的危险点。近十年来,洪水灾害每年造成人员伤亡数以千计,经济损失更是数亿元,严重影响了我国社会经济可持续发展。由于洪水灾害具有很大的危险性和实时性,很难及时的记录洪水发生的全过程。而目前,记录洪水灾害也多为视频和洪灾发生后的图像。要是能在三维场景里进行洪水模拟仿真,这将对洪水灾害的了解,对洪水运动机理的研究、对洪水灾害的预警与防治等都有重要意义。本文在分析洪水模拟常见方法的基础上,重点研究基于SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics平滑粒子流体动力学)的洪水灾害仿真方法,并且基于此,设计实现了一套洪水灾害仿真系统。主要内容如下:1.研究基于SPH的洪水灾害实时仿真方法。考虑到在三维场景模拟洪水淹没过程;洪水的运动细节效果并不需要很精细,在求解流体动量方程时做了以下改进。第一,对外力项求解时就只考虑粒子本身的重力。第二,减去对对流项计算。第三,在对SPH算法的密度计算采用水的静态时的密度值。提出了一种高效的SPH算法,提高模拟效率。2.设计与实现洪水灾害实时仿真系统。采用3DMax和Unity3D构建三维虚拟场景,SPH方法绘制洪水,通过效果展示证明了仿真系统的可行性。基本实现了洪水仿真过程的理想结果。3.系统的优化方法与实现。在模型优化时,做简模、减少模型数量和保持模型面与面的距离;场景优化时,使用视锥体剔除和遮挡剔除方法。通过对模型和场景的优化减小计算机对三维场景的计算,提高了模拟的效率。通过仿真系统的实验验证,证明了本文算法的可行性和有效性,且其计算效率较高,具有良好的实时性,比较真实的在三维场景中模拟洪水的淹没过程。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X43;TP391.9

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董春侠;司占军;;基于Unity3D的虚拟校园App设计与开发[J];软件导刊;2017年02期
2 李婷;季民;靳奉祥;张静;孙勇;;基于光滑粒子流体动力学算法的海浪建模仿真研究[J];地球信息科学学报;2017年02期
3 何文钦;刘全;邓渊;;基于VRP的溃堰洪水演进4D交互式可视化研究[J];长江科学院院报;2017年01期
4 魏一行;任炳昱;吴斌平;;城区水库溃坝洪水演进三维动态情景仿真研究[J];重庆理工大学学报(自然科学);2016年11期
5 许波;谢谟文;胡嫚;;基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型研究[J];岩土力学;2016年09期
6 许栋;PAyet David;及春宁;徐彬;白玉川;刘红波;;浅水方程大规模并行计算模拟城市洪水演进[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2016年04期
7 陈晨;;基于3DMAX的虚拟现实三维建筑模型建模技术初探[J];电子技术与软件工程;2016年02期
8 钟登华;李超;孙蕊蕊;刘肖军;程正飞;;长距离调水工程高填方渠道溃堤三维洪水演进情景仿真[J];水力发电学报;2015年01期
9 方浩;孙世波;陈娣;王曦阳;;基于SPH的泥石流可视化仿真研究[J];计算机仿真;2012年11期
10 张驰;张雨新;万德成;;SPH方法和MPS方法模拟溃坝问题的比较分析[J];水动力学研究与进展A辑;2011年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 万剑飞;基于物理的流体交互仿真技术的研究与应用[D];北方工业大学;2016年
2 王超;基于视频的流体表面重建与流固耦合仿真[D];华东师范大学;2016年
3 边茂松;溃坝洪水演进的三维可视化系统研究[D];大连理工大学;2015年
4 章恒;基于SPH方法的流体运动与固液耦合模拟研究[D];中国科学技术大学;2015年
5 常静;基于WebGIS的洪水淹没三维可视化技术研究[D];郑州大学;2010年
6 杨志亮;泥石流现象的真实感建模与绘制[D];浙江大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋利祥;范光伟;张文明;周建中;;洪水演进高速模拟系统设计与实现[J];水电能源科学;2017年12期
2 张芬芬;唐军广;张曌;;基于3Dmax的虚拟现实的建立过程初探[J];报刊荟萃;2017年12期
3 任立群;王星;张云云;顾声龙;;基于SPH方法实用堰水流的数值模拟[J];水利水电技术;2017年11期
4 饶成平;张友林;万德成;;MPS方法在细长河道中溃坝流动的应用研究[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2017年05期
5 王乃欣;王志坚;梁小卫;;基于虚拟现实的淤地坝溃决模拟[J];水资源与水工程学报;2017年05期
6 谭维;;"互联网+"时代动画模型设计工具应用研究[J];科学家;2017年14期
7 陈飞;熊如宗;钟连祥;夏巍巍;闫琦玮;;基于信息量模型与ArcGIS的龙南县足洞地区滑坡危险性评价[J];有色金属科学与工程;2017年04期
8 顾声龙;吴玉帅;解宏伟;袁晓伟;;基于SPH方法的二维宽顶堰溢流数值模拟[J];南水北调与水利科技;2017年02期
9 赵瑞民;纪亚洲;鲍倩;;三维地籍建模关键技术研究[J];国土资源信息化;2017年01期
10 张凌空;;SPH算法在unity3D的编程实现[J];信息通信;2017年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张泽宇;淤地坝放水建筑物水流特性与溃坝洪水过程模拟研究[D];西安理工大学;2017年
2 张凌空;基于SPH的洪水灾害仿真[D];华北水利水电大学;2017年
3 高林;基于压电元件的充液容器结构晃振主动控制研究[D];中国民航大学;2017年
4 张天翔;三维数字流域平台的开发与应用[D];华北电力大学(北京);2017年
5 张卫国;核电厂内置换料水箱在地震作用下的流固耦合分析[D];哈尔滨工程大学;2016年
6 芦军军;矿井水淹模型的设计与实现[D];西安科技大学;2015年
7 王念念;洪水风险图快速制作及其三维可视化研究[D];大连理工大学;2015年
8 付从梅;人防工程三维可视化系统设计与实现[D];西安科技大学;2014年
9 江月;胶东半岛海水入侵风险评价系统研究[D];中国矿业大学;2014年
10 李超;长距离调水工程高填方渠道溃堤洪水演进情景仿真[D];天津大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任海鹏;;高校移动校园APP的设计与分析[J];绥化学院学报;2015年12期
2 石传奇;安翼;杨家修;;滑坡涌浪的三维SPH方法模拟及其工程应用[J];中国科学:物理学 力学 天文学;2015年10期
3 陶言祺;李家钢;;基于SPH深度积分模型的滑坡数值分析[J];水利与建筑工程学报;2015年05期
4 黄世秀;高飞;朱大勇;洪天求;;矿山三维地质模型及数字化仿真[J];测绘科学;2015年06期
5 徐江;朱彦鹏;;上卓沟泥石流流动特性及流体—结构流固耦合数值模拟研究[J];水利学报;2015年S1期
6 夏蕾;;虚拟现实技术与三维设计技术[J];电子制作;2015年11期
7 周枭楠;周贵云;;基于DEM数据的SPH水体流动模拟[J];地理空间信息;2015年02期
8 钟登华;李超;孙蕊蕊;刘肖军;程正飞;;长距离调水工程高填方渠道溃堤三维洪水演进情景仿真[J];水力发电学报;2015年01期
9 李大鸣;王笑;赵明雨;张建中;刘思清;刘江侠;;永定河泛区洪水调度数值模拟[J];天津大学学报(自然科学与工程技术版);2015年01期
10 朱世煜;王宝军;施斌;孙义杰;;基于GIS的马家沟滑坡稳定性计算与分区[J];工程地质学报;2014年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 马玉荣;基于GIS洪水演进的集成与开发[D];郑州大学;2009年
2 单楠;基于SketchUp和ArcGIS的三维GIS开发技术研究[D];西南大学;2009年
3 姚申君;基于TerraDeveloper的三维GIS开发研究[D];华东师范大学;2008年
4 常河;Google SketchUp与ArcGIS在城市三维地下综合管网中的应用研究[D];昆明理工大学;2008年
5 郝星耀;基于VRML和WebGIS的地形三维可视化研究[D];北京林业大学;2007年
6 张彦召;基于三维可视化技术的流域仿真模拟研究[D];大连理工大学;2006年
7 宫正;基于物理的大气现象真实感建模与绘制[D];浙江大学;2006年
8 孟宇;基于网络平台的扎龙湿地洪水三维可视化研究[D];大连理工大学;2006年
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1 ;我国洪水灾害危险程度区划[J];生态经济;2003年07期
2 ;什么是洪水灾害[J];生命与灾害;2009年08期
3 李述仁;齐广海;;试论洪水灾害的分类及评定[J];灾害学;1987年03期
4 章淹;庞炳东;;九八世界洪水知多少?[J];世界知识;1999年03期
5 ;战胜洪水灾害 重建美好家园[J];吉林政报;2010年16期
6 魏一鸣,范英,金菊良;洪水灾害风险分析的系统理论[J];管理科学学报;2001年02期
7 谢永刚;洪水灾害的社会因素应给予高度重视[J];水利天地;2001年06期
8 陈永清;;洪水的形成与灾害[J];民防苑;2002年04期
9 ;欧洲中部洪水灾害没有增加趋势[J];海河水利;2003年05期
10 刘伟,陈振楼,张菊,姚春霞;城市化发展对洪水灾害发生的影响[J];云南地理环境研究;2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 俞日新;;论人类~洪水灾害~生态环境三者的关系[A];广西生态建设与经济协调发展学术研讨会论文集[C];2001年
2 金菊良;魏一鸣;丁晶;;洪水灾害系统工程的理论体系探讨[A];首届长三角科技论坛——水利生态修复理论与实践论文集[C];2004年
3 王增福;徐锐;王瑜玲;;洪水灾害快速预警系统简介及实际应用[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年
4 王飞;尹占娥;温家洪;;基于空间主体模型的城市洪水灾害损失预评估[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
5 何少斌;徐少军;;控制洪水与洪水管理的思考[A];纪念’98抗洪十周年学术研讨会优秀文集[C];2008年
6 何少斌;徐少军;;控制洪水与洪水管理的思考[A];纪念’98抗洪十周年学术研讨会优秀文集[C];2008年
7 杨桂山;;长江流域洪水灾害与加剧的人为原因及减灾策略[A];21世纪中国水文科学研究的新问题新技术和新方法——中国地理学会水文专业委员会第七次全国水文学术会议文集[C];1999年
8 蔡先达;;前言[A];第一届全国城市防洪学术会议论文集[C];1992年
9 李健生;;长江中游洪水与防洪[A];中国土木工程学会市政工程分会城市防洪专业委员会2001年学术交流会论文集[C];2001年
10 马朝湜;;洪水救援的新措施[A];提高全民科学素质、建设创新型国家——2006中国科协年会论文集(下册)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 童国庆;乌克兰与北约联手应对洪水问题[N];中国水利报;2009年
2 本报记者 贾君洋;理性看待洪水围城[N];中国水利报;2009年
3 毛曦 天津师范大学历史文化学院;历史学视阈中的洪水传说及其意蕴[N];中国社会科学报;2011年
4 童国庆 李红梅;国外一体化洪水管理理念[N];中国水利报;2008年
5 ;站在人与洪水关系的拐点上[N];中国水利报;2008年
6 李红梅;测量雷电射线可以准确预测短历时洪水[N];中国水利报;2009年
7 童国庆;泰国水患——湄公河的警钟[N];中国水利报;2011年
8 记者 吴佳珅;“洪水灾害风险图”受业内关注[N];科技日报;2013年
9 向立云;各国洪水管理策略比较[N];中国水利报;2004年
10 王蔚祺;滂沱大雨横扫英国保险业[N];第一财经日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾杭;非一致性洪水分析计算及对水利工程防洪影响研究[D];天津大学;2015年
2 谢亚娟;洪水风险评估中多源信息融合及不确定性建模研究[D];华中科技大学;2012年
3 黄金林;山间河谷地下储水空间洪水利用风险与效益评估模式研究[D];吉林大学;2008年
4 洪小康;流域洪水管理理论与方法的研究[D];西安理工大学;2003年
5 李娜;基于GIS的洪灾风险管理系统[D];中国水利水电科学研究院;2002年
6 李观义;基于3S的防洪决策方法研究[D];河海大学;2007年
7 聂霄;不可压缩SPH流体的真实感模拟及其加速技术研究[D];电子科技大学;2015年
8 王笑琨;不可压缩SPH流体的表面特性建模及交互现象模拟[D];北京科技大学;2017年
9 武晟;洪水管理的几个关键问题研究[D];西安理工大学;2008年
10 左仲国;下垫面变化对洪水及水资源的影响研究[D];河海大学;2003年
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1 张凌空;基于SPH的洪水灾害仿真[D];华北水利水电大学;2017年
2 张翔;基于WebGIS的多样化终端洪水时空过程模拟与可视化[D];西南交通大学;2015年
3 颉加丽;中外洪水神话比较研究[D];山西大学;2015年
4 夏群山;长江中下游洪水灾害社会易损性时空格局研究[D];重庆师范大学;2015年
5 唐玺雯;莫高窟洪水风险分级和阈值确定[D];兰州大学;2015年
6 张景;汾河流域下游防洪能力分析与对策研究[D];太原理工大学;2016年
7 王煜;洪水灾害下卧式储罐可靠性分析与风险评估研究[D];华南理工大学;2016年
8 许新;辽宁省洪水对菌痢影响的定量研究及超额发病数的预估[D];山东大学;2016年
9 王豫燕;气候变化情景下洪水灾害对社会经济的影响[D];南京信息工程大学;2016年
10 赵鑫;肇庆市西江洪水监测预警平台设计与实现[D];电子科技大学;2016年
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