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科普贴:三峡水库电脑仿真
送交者: newwild 2022年06月19日10:04:10 于 [五 味 斋] 发送悄悄话


电脑仿真看起来和电脑游戏有点像,但有两个本质区别:一是电脑游戏是虚构场景,而电脑仿真是真实场景;二是电脑游戏中物体运动不遵守物理定律,而电脑仿真里物体运动严格遵守物理定律。我们研发三峡水库电脑仿真的团队只有四人。其中两人是文革前毕业的老专家,俺和另一名南京水利学院(现今是南京河海大学)毕业的女生,是文革后高考出来的新生力量。系统中仿真硬件和电脑可视化软件模块,我们这些业余级别的电脑玩家无法胜任,就外包给了专业的上海华东计算所。

研发三峡水库电脑仿真的第一步,是收集和分析三峡库区附近的气象和水文资料。气象站和水文站提供的数据,只是原始的风雨和江水测量记录,它们需要分析处理后使用。比如,三峡大坝要求百年一遇洪水风暴能正常发电通航,千年一遇洪水风暴大坝不倒。但原始记录只测量了几十年,理论上说百年一遇的洪水风暴还没测量到。千年一遇洪水风暴,就更没有了。所以,百年千年一遇的洪水风暴,都要通过分析处理得到。分析处理的理论依据是概率论,即通过几十年的测量数据,创立洪水风暴发生概率模型,再由发生概率模型外推到百年千年。

研发三峡水库电脑仿真的第二步,是创建水库数字模型。这数字模型使用流体力学理论,预测水库建成后的状态,包括水库面积,水库形状,水库库容,各处水流速度和方向,水面波浪高度,方向和波长等等。流体力学理论是一组高阶偏微分方程。微分方程的解都包含若干个待定系数(或待定函数),由初始条件和边界条件决定。三峡水库初始条件是没大坝时长江状态,边界条件是库区地形和气象水文条件。

研发三峡水库电脑仿真的第三步,是创建水库建筑和库水的互动模型。水库建筑包括大坝,船闸,升船机,防波堤,水面船只。淤积泥沙也作为水库建筑对待,只是它是自然建筑。水库建筑和库水互动模型,也是使用流体力学理论,去预测水库建筑的受力和移动情况。

研发三峡水库电脑仿真的第四步,是创建仿真硬件和可视化软件模块。仿真硬件取代电脑键盘和鼠标,作为人机互动的工具。可视化软件模块,将水库数字模型,水库建筑和库水的互动模型的结果图形化,让结果看起来形象,逼真,有趣。


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  以你的专业判断,三峡大坝有没有垮塌的可能  /无内容 - Palmoil 06/19/22 (119)
    俺学流体力学,只管水库的水。大坝归固体力学管。  /无内容 - newwild 06/19/22 (103)
        水力没搞错倒坝了,那要找固体力学的人算账  /无内容 - newwild 06/19/22 (95)
          俺对算出的水力有完全的信心,也有一点担心  /无内容 - newwild 06/19/22 (97)
            担心是:俺在美国工作经验表明,极端气象和水文近年有所恶化  /无内容 - newwild 06/19/22 (110)
              当年使用的气象水文数据可能过时了。为确保安全土共应该更新重算  /无内容 - newwild 06/19/22 (100)
                固体力学部分也有信心。固体力学部分比流体力学部分更简单更成熟  /无内容 - newwild 06/19/22 (97)
                  出问题的可能性更小。所以整体上俺不认为三峡大坝会出问题。  /无内容 - newwild 06/19/22 (86)
    他说,有党一天,就有三峡一天。结论,党不能死  /无内容 - rock.rock2022 06/19/22 (87)
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