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水动力三维可视化模拟演示研究与开发

张楠  
【摘要】:水动力学是研究水和其他液体在运动状态下的力学运动规律及其应用的学科。可视化技术对计算水动力有着重要的意义。首先,计算水动力的计算结果有十分巨大的数据量,将这些数据以图形的方式表达出来比纯粹的数据直观;其次动态演示模拟的效果与三维地形场景的无缝融合,以及系统提供的多角度、多维度、多层次的表现方法要比传统的数据更具有优越性;最后,将仿真结果与实测结果进行比较可以验证计算水动力计算程序的正确性。 本文在回顾总结水动力学和可视化研究进展的基础上,通过理论分析和现场试验,数模计算研究寻求GIS三维可视化技术来表达计算成果。不管是水工物理模型试验还是数学模型计算,都是为了更真实地模拟纯自然条件下或有人工构筑情况下,海岸河口海区的潮流、泥沙演变规律。以服务水运工程海岸河口数学模拟计算与物理模型试验为目标,以数学模拟计算数据和物理模型试验VDMS系统采集数据为基础,应用数值模拟技术、数据库技术、GIS技术、三维仿真技术构建了一套用于水工模型研究过程模拟、结果仿真演示的专题应用型计算机软件系统。 系统采用最新的OSG2.8版本,是在Microsoft Visual Studio2005C++.net环境下开发的一套单机科学可视化和动态模拟演示系统。本系统共开发了矢量箭头和示踪粒子两种流场动态模拟方式,实现了WMV格式的物理模型试验视频数据的导入及与地形的镶嵌。系统提供了多种模拟效果参数设置、模型断面图实时绘制、潮位动态显示、交互式布设示踪粒子、多种方案联系对比等分析功能。


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