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流线数值算法在地下水模拟可视化中的应用研究

赵鹏  
【摘要】: 流线的计算与显示是流场可视化中的一项基本技术,它综合了科学计算可视化技术与有限元方法,是目前流体力学领域研究的热点之一。本文归纳了地下水流动的特点和数据特点,分析了流线可视化的研究现状,运用有限元方法,通过将CFD(Computational Fluid Dynamics)的计算网格剖分为三角形单元,并在此基础上采用基函数插值,写出二维流线的详细算法,并编程实现相关算法,取得了比较满意的结果。同时在地下水三维可视化算法中,运用基于四面体剖分拓扑结构进行快速点定位,采用自适应步长的龙格-库塔法解数值积分,直接在物理空间中进行流线的追踪,避免了物理空间和计算空间之间的转换以及由此所带来的误差,提高了流线追踪的精度和效率。重点从流线的基本定义出发,研究了二维模型算法后改进了“质点跟踪”算法。采用了三维算法中的四面体基函数插值法,将类似二维的算法引入到三维中,提出了新的三维地下水速度插值公式及相应的流线算法。


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