發(fā)布時(shí)間：2020-12-05 10:42

　　在這個(gè)科技騰飛的時(shí)代,基于計(jì)算機(jī)的現(xiàn)實(shí)世界模擬技術(shù)對解決實(shí)際的工程以及科學(xué)問題有了越來越重要的角色。隨著全球環(huán)境的變化,關(guān)于水的破壞性事件在自然界中時(shí)有發(fā)生,如潰壩事件、城市內(nèi)澇事件、山洪泥石流事件等。為了避免這類事件對公眾產(chǎn)生生命及財(cái)產(chǎn)的危害,相關(guān)從業(yè)人員渴求一種可以對水體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)測預(yù)演的系統(tǒng)。水體運(yùn)動(dòng)模擬的核心則為水體運(yùn)動(dòng)模型的研究,雖然幾十年來,學(xué)者們在相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)取得豐碩的成果,但本文結(jié)合現(xiàn)有的研究成果,從不同的角度對水體運(yùn)動(dòng)模型的提出了想法與設(shè)計(jì),為相關(guān)領(lǐng)域獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。本論文對水體運(yùn)動(dòng)的建模、空間參數(shù)的自適應(yīng)修正進(jìn)行了理論性研究,進(jìn)一步在基于Direct Compute的GPGPU技術(shù)下對兩者進(jìn)行了算法與技術(shù)實(shí)現(xiàn)研究,最終通過實(shí)驗(yàn)對這三大部分的理論性及技術(shù)性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。主要的工作內(nèi)容如下:1、闡述了論文選題的背景與意義,總結(jié)了水體運(yùn)動(dòng)模擬模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,提出本文對于水體運(yùn)動(dòng)模型及空間系數(shù)自適應(yīng)修正、GPGPU并行算法的研究方案。2、提出并研究了新的水體運(yùn)動(dòng)模擬模型——短生命周期的水體長方體粒子模型。通過對基于格網(wǎng)方法及粒子方法的核心思想學(xué)習(xí),結(jié)合兩者對水體運(yùn)動(dòng)模... 

【文章來源】：武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

SPH中粒于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)計(jì)算示意圖

和位畳信息，而它自己的運(yùn)動(dòng)受周圍鄰近的粒子共同作用。ＳＰＨ對水體的描述更??符合物理對水體的解釋，而且可＾＾Ｊｌ對水體的各種不連續(xù)運(yùn)動(dòng)有著很好的模擬，因??此有很多學(xué)者對其展開了大量的研究和應(yīng)用。圖２－１展示了?ＳＨＰ中粒子運(yùn)動(dòng)狀?．??態(tài)計(jì)算的示意圖，圖中ｄ為兩個(gè)粒子的距離，ｉ？為計(jì)算目標(biāo)粒子的受力半徑，與??它距離超過受力半徑的粒子將不會(huì)對它產(chǎn)生力的作用，Ｗ為距離相關(guān)的核函數(shù)。??在它受力半徑內(nèi)的栓子對它本身進(jìn)行核插值計(jì)算，其插值公式如下：??Ｊｆｌ??場＝?平成，町?料）??Ｊ?Ｐ］??式中ｖ４（〇為粒子／的物理量，Ｗ、Ｐ分別為粒子的質(zhì)量與密度。研究人員在利用??其對水體進(jìn)行水體模擬時(shí)，也重點(diǎn)放在了核西數(shù)的選擇上，包括高斯核函數(shù)、多??項(xiàng)式核函數(shù)等（見表２－１），邊界條件通常用Ｌｅｎｎａｒｄ－化ｎｅｓ勢ｗｉ’ｉｗ進(jìn)行計(jì)??算。??＃?？??Ｑ。／。。入Ｓ??喔?１?６?？?？??〇?＼？＾?〇０〇〇／〇??。處ａ於。??０?０?擴(kuò)０?ｊ?－??圖２－１?ＳＰ

２．２．２模型中的屬性更新??每一個(gè)水體長方體粒子在一個(gè)生命周期內(nèi)將會(huì)影響四個(gè)屬性格網(wǎng)的屬性更??新。圖２－４ａ展示了單個(gè)粒子在運(yùn)動(dòng)與集成兩個(gè)階段對屬性格網(wǎng)影響的頂視圖。??圖中，將單個(gè)粒子所要影響的四個(gè)格網(wǎng)分別用字母公、Ｃ和Ｄ進(jìn)行標(biāo)記。在??循環(huán)開始時(shí)，在對應(yīng)的格網(wǎng)＾上生成長方體粒子它的速度用字母進(jìn)行標(biāo)??記，下標(biāo)，和，＋／表示循環(huán)次數(shù)。經(jīng)過一個(gè)循環(huán)的時(shí)間間隔，水體長方體粒子Ａ??由原來的位置移動(dòng)到Ａ巧位置，然后被格網(wǎng)的邊界分割成四部分，用數(shù)字八厶??ｉ和■＾進(jìn)行標(biāo)記。在集成階段，水體長方體粒子４對它所影響到的四個(gè)屬性格??網(wǎng)厶公、Ｃ和公的屬性貢獻(xiàn)可Ｗ根據(jù)被格網(wǎng)邊界分成的小格網(wǎng)八２、ｉ和￥在??總體格網(wǎng)所占據(jù)面積比進(jìn)行計(jì)算。設(shè)公、Ｃ和Ｄ）定義為格網(wǎng)與格??網(wǎng)公、Ｃ和Ｄ的相交部分的面積，＆被定義為所設(shè)計(jì)的屬性格網(wǎng)的面積，字??母ｅ用下標(biāo)Ｓ，Ｃ和Ｄ標(biāo)記用來表示對應(yīng)格網(wǎng)或粒子的屬性（例如，化巧來??表示格網(wǎng)或粒子＾的屬性信息）

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：2899325