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气候变化对青海湖水位的影响及机理分析
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作者 骆卓然 刘家宏 +3 位作者 张尚弘 周晋军 张丽 邵薇薇 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-13,共13页
为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球... 为系统分析气候变化背景下青海湖水位的变化过程及影响机理,本研究利用1971—2020年青海湖流域的站点观测资料,运用时间序列分析、地统计学插值和相关性分析相结合的方法,定量分析了青海湖流域水文和气象要素的时空变化特征,并基于全球气候模式预估了不同情景下降水和水位的变化趋势。结果表明:过去50年间青海湖水位和水面面积呈先下降后上升的过程,径流量、降水量和气温呈增加趋势,而蒸发量则明显减小;青海湖水位受径流量、降水量、气温和蒸发量的影响非常显著,相关系数分别高达0.92、0.92、0.88和0.81;2021—2040年青海湖水位在不同情景下均呈上升趋势,年平均水位上升速率分别为0.218、0.187、0.125和0.132 m/a。本研究将为气候变化背景下高原湖泊水循环机理揭示及其量化分析提供科学依据。 展开更多
关键词 气候变化 水文要素 时空变化 相关关系 青海湖流域
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基于水体交换能力的调水工程对底栖动物群落影响研究
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作者 方青青 王国强 +2 位作者 张尚弘 王运涛 张思远 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期62-72,共11页
水文条件的改变会引起水生态系统的波动变化,大型调水工程的实施会改变水生生物群落结构。本研究分别调研了南四湖和东平湖在调水工程实施前后一段时间的大型底栖动物群落结构,模拟分析了调水工程引起的湖泊水龄变化特征,从水体交换能... 水文条件的改变会引起水生态系统的波动变化,大型调水工程的实施会改变水生生物群落结构。本研究分别调研了南四湖和东平湖在调水工程实施前后一段时间的大型底栖动物群落结构,模拟分析了调水工程引起的湖泊水龄变化特征,从水体交换能力的角度探讨了大型调水工程对湖泊中大型底栖动物群落的影响。结果显示,调水工程运行一段时间后,东平湖中大型底栖动物群落在年尺度上从由小体型的水生昆虫类主导转变为由大体型的软体动物主导,南四湖中软体动物的优势在调水工程实施之后更加凸显。在季节尺度上,软体动物占比通常在调水期(非雨季)减小,而在非调水期(雨季)增大。调水工程的实施改变了湖泊水动力场特征,在年尺度上增强了湖泊水体交换能力,调水入流与入湖径流的叠加使湖泊水体的高流速时间变长,这不利于小体型物种稳定生长,进而导致在年尺度上大体型软体动物的占比逐渐增大。此外,调水工程的实施主要是提升了非雨季湖泊的水体交换能力,但增加调水后的非雨季湖泊水体交换能力仍然小于雨季,这也导致软体动物占比在调水工程实施前后均呈现在雨季减小在非雨季增加的规律。 展开更多
关键词 水动力 大型底栖动物 南水北调 南四湖 东平湖 水龄
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河床表层冻融作用下推移质输移特征研究
3
作者 王乐 杨旭博 +2 位作者 王大宇 张尚弘 吴雪 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期1485-1495,共11页
高纬度河流系统常会经历季节性冻结与融化。为揭示冻融作用对床面推移质运动的影响,本研究以未经历冻融过程的常规室温(20℃)推移质输沙实验结果为基准,保证实验条件不变,开展了均匀沙与非均匀沙床表层冻融后的室温(20℃)推移质输沙实验... 高纬度河流系统常会经历季节性冻结与融化。为揭示冻融作用对床面推移质运动的影响,本研究以未经历冻融过程的常规室温(20℃)推移质输沙实验结果为基准,保证实验条件不变,开展了均匀沙与非均匀沙床表层冻融后的室温(20℃)推移质输沙实验,综合比较了冻融作用影响下推移质输沙率与级配组成特征。结果表明,河床表层冻融后的推移质输沙率均高于无冻融作用的推移质输沙率,据此提出了有冻融影响与无冻融影响下的推移质输沙率比值ζ。研究显示,冻融作用下的推移质输沙率呈有规律变化:剪切力较小时ζ较大,剪切力较大时ζ减小并逐渐趋于1.0;非均匀沙中,随着泥沙粒径增大,各粒径组的ζ逐渐减小;低流量驱动时,冻融作用对非均匀输沙级配组成的影响显著,并随着流量增大而逐渐减弱。本研究剖析了冻融作用对推移质输沙率与级配组成的影响,有助于认识冰冻区河流的河床稳定性与河床演变情势。 展开更多
关键词 冻融作用 推移质 输沙率 级配组成 河床稳定性
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流场动态可视化平台关键技术与应用 被引量:2
4
作者 李文达 张尚弘 +1 位作者 侯君 杨玺艳 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期95-103,共9页
流场模拟是计算机仿真模拟的热点和难点,是展现水流动态变化过程、辅助寻求水流运动变化规律的重要手段。流场可视化技术的应用可以有效提高水流信息表达的直观性与综合性。本文以北江航道水流可视化为例,开发了浏览器/服务器结构的航... 流场模拟是计算机仿真模拟的热点和难点,是展现水流动态变化过程、辅助寻求水流运动变化规律的重要手段。流场可视化技术的应用可以有效提高水流信息表达的直观性与综合性。本文以北江航道水流可视化为例,开发了浏览器/服务器结构的航道水流可视化平台,重点研究了平台中基于图像的流场可视化技术,采用渲染到纹理技术和通用图形处理器计算中的乒乓技术实现了流场可视化的融合,采用基于视点动态渲染的方式有效解决了水流细节层次的表现问题。在北江航道水流可视化应用中流场动态显示效果流畅,运行帧率达60帧左右。该流场可视化实现方法可以为网页端流场可视化实现与应用提供参考。 展开更多
关键词 流场可视化 数字流域 三维可视化 基于图像的流场可视化 浏览器/服务器结构
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1979—2021年雅鲁藏布江流域雪深时空特征研究
5
作者 徐小蓉 田园诗 +2 位作者 孙其诚 金峰 张尚弘 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期58-69,共12页
雅鲁藏布江流域地处高原寒区,研究该地区的积雪时空分布对工程建设和雪灾防治有重要意义。基于1979—2021年中国雪深长时间序列数据集、中国逐月气温与降水量数据集,采用Mann-Kendall趋势分析法和皮尔森相关分析法研究雅江流域的积雪深... 雅鲁藏布江流域地处高原寒区,研究该地区的积雪时空分布对工程建设和雪灾防治有重要意义。基于1979—2021年中国雪深长时间序列数据集、中国逐月气温与降水量数据集,采用Mann-Kendall趋势分析法和皮尔森相关分析法研究雅江流域的积雪深度特性。结果表明:积雪深度在空间分布上呈现“两端高、中间低”,西部源头处与东北部边缘地区有深厚积雪覆盖;积雪主要分布于海拔4000~5200 m、坡度小于35°范围内,其中最高雪深值分布在约4850 m;1979—2021年平均雪深以0.032 cm/a的速率减少,2017年经历了43年间的最低雪深值,近几年逐渐回升到多年平均水平;年平均气温以约0.024℃/a的速度升高,其与雪深呈现显著负相关性。 展开更多
关键词 雅鲁藏布江流域 积雪深度 时空分布 气象因子 水电开发
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基于Terra Vista的流域地形三维建模方法 被引量:20
6
作者 张尚弘 张超 +1 位作者 郑钧 王兴奎 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期36-39,共4页
三维地形建模是实现流域仿真模拟的基础工作,快速智能地生成三维地形则是地形建模的关键技术。本文结合都江堰流域地形模拟,基于Terra Vista软件进行了建模方法研究。将地形等高线资料、遥感影像资料和道路、水系、渠道、建筑物、植被... 三维地形建模是实现流域仿真模拟的基础工作,快速智能地生成三维地形则是地形建模的关键技术。本文结合都江堰流域地形模拟,基于Terra Vista软件进行了建模方法研究。将地形等高线资料、遥感影像资料和道路、水系、渠道、建筑物、植被等经过转换配准后,以地形DEM、遥感影像、矢量数据的形式集成于一体载入Terra Vista,统一生成了都江堰地形模型。文章阐述了地形生成的具体步骤,探讨了流域摸拟中天然河道和人工渠道的建模技术,为流域模拟仿真提供了快速智能的三维地形生成方案。 展开更多
关键词 数字流域 三维建模 软件Terra VISTA 地形
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南水北调中线工程节制闸间距研究 被引量:11
7
作者 张尚弘 王兴奎 +1 位作者 唐立模 张红林 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2001年第4期354-359,共6页
节制闸间距的选取影响到工程投资的多少与能否安全运行的问题 .本文以南水北调中线工程初步设计参数为依据 ,从调度的灵活性 ,事故处理时间 ,闸门、渠道的安全超高、水头损失与最低流速及节制闸工程造价等 5个方面讨论了中线干渠节制闸... 节制闸间距的选取影响到工程投资的多少与能否安全运行的问题 .本文以南水北调中线工程初步设计参数为依据 ,从调度的灵活性 ,事故处理时间 ,闸门、渠道的安全超高、水头损失与最低流速及节制闸工程造价等 5个方面讨论了中线干渠节制闸间距长短的优缺点 .通过各种因素的综合分析 ,认为节制闸间距取2 0~ 3 展开更多
关键词 节制闸 南水北调中线工程 闸门 干渠 渠道 水头损失 间距 工程造价 初步设计 工程投资
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数字流域仿真系统中水流模拟技术 被引量:11
8
作者 张尚弘 赵刚 +1 位作者 冶运涛 宋博 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期2628-2632,共5页
水流模拟是数字流域仿真模拟的重点和难点,模拟需求差别很大,不但要模拟水流的自然形态、光影效果,而且要反映水位起伏淹没、流速流态等物理特性。在大型流域实时模拟系统中,需要在计算量和模拟效果两者之间寻求平衡,根据硬件、资料、... 水流模拟是数字流域仿真模拟的重点和难点,模拟需求差别很大,不但要模拟水流的自然形态、光影效果,而且要反映水位起伏淹没、流速流态等物理特性。在大型流域实时模拟系统中,需要在计算量和模拟效果两者之间寻求平衡,根据硬件、资料、需求的不同采用不同的模拟方法。总结了数字流域仿真系统中水流模拟的几种常用方法:静态纹理法、纹理变换法、水位与纹理动态变化法、水位波动法、粒子系统;分别阐述了各种方法的实现过程,并结合具体工程实例展示了模拟效果;最后综合讨论了各方法的优缺点及适用范围。 展开更多
关键词 数字流域 水流模拟 实时仿真 纹理变换 粒子系统
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虚拟现实技术在都江堰三维信息系统中的应用 被引量:8
9
作者 张尚弘 曲兆松 +1 位作者 郑钧 王兴奎 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期643-649,共7页
以四川都江堰虚拟现实系统的构建为例,介绍了虚拟现实技术应用于流域模拟的一些关键环节,重点探索了多比尺地形嵌套建模、水流模拟、场景漫游控制、多专题切换、工程设计仿真以及与外部数据库连接查询等问题的解决方法,为虚拟现实技术... 以四川都江堰虚拟现实系统的构建为例,介绍了虚拟现实技术应用于流域模拟的一些关键环节,重点探索了多比尺地形嵌套建模、水流模拟、场景漫游控制、多专题切换、工程设计仿真以及与外部数据库连接查询等问题的解决方法,为虚拟现实技术更进一步应用于流域模拟进行了有益的尝试。 展开更多
关键词 虚拟现实技术 都江堰 嵌套建模 工程仿真 三维信息系统
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VR-GIS技术在数字流域中的应用研究 被引量:10
10
作者 张尚弘 王兴奎 +1 位作者 唐立模 杨文俊 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2003年第7期93-96,共4页
虚拟现实地理信息系统(VR-GIS)是一门综合虚拟现实和地理信息系统特征的新型技术。以三峡坝区虚拟查询系统的开发为背景,探讨了虚拟现实与地理信息系统的集成融合方法,并就应用VR-GIS技术实现数字流域构建的几个关键环节进行了探索和论述。
关键词 VR—GIS 数字流域 三峡工程 地理信息系统
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防洪数字仿真平台总体框架及关键技术研究 被引量:8
11
作者 张尚弘 王兴奎 +1 位作者 易雨君 周鹏程 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2009年第S1期49-57,共9页
防洪信息系统建设在防洪体系建设中具有重要的地位,随着信息化技术的提高和防洪信息资源的不断膨胀,综合、直观的防洪信息平台凸显决策支持优势.研究了基于三维虚拟现实技术的防洪数字仿真平台,从平台组成与集成的角度阐述了建立防洪数... 防洪信息系统建设在防洪体系建设中具有重要的地位,随着信息化技术的提高和防洪信息资源的不断膨胀,综合、直观的防洪信息平台凸显决策支持优势.研究了基于三维虚拟现实技术的防洪数字仿真平台,从平台组成与集成的角度阐述了建立防洪数字仿真平台的总体框架.对洪水淹没过程、流场动态显示、溃堤洪水过程、应急方案定制与显示等防洪数字仿真平台开发的关键环节进行了具体分析,提出了淹没搜索的左右三角形法、流场模拟的粒子系统法、模拟溃堤洪水过程的网格递推法、应急方案定制的修正最短路径法等模块实现方法,并基于三维图形引擎OpenSceneGraph进行了整合集成.开发平台在哈尔滨防洪中得到了应用. 展开更多
关键词 三维仿真平台 洪水淹没 流场显示 溃堤 应急方案
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南水北调中线工程三维仿真系统开发 被引量:14
12
作者 张尚弘 赵刚 +1 位作者 宋博 王兴奎 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2007年第2期31-35,共5页
开发了南水北调中线工程三维仿真系统,将整个中线工程及周边地形地貌在计算机上进行了虚拟再现。应用地形自动建模软件TerraVista和地物建模软件Creator,完成了大范围地形地物数据的建模。采用两级地形三级纹理分块动态载入的方法解决... 开发了南水北调中线工程三维仿真系统,将整个中线工程及周边地形地貌在计算机上进行了虚拟再现。应用地形自动建模软件TerraVista和地物建模软件Creator,完成了大范围地形地物数据的建模。采用两级地形三级纹理分块动态载入的方法解决大地形调度问题,同时实现了二维导航漫游、信息查询、渠道水流模拟等方面的功能,为南水北调中线工程的研究提供了三维可视化辅助平台。 展开更多
关键词 南水北调 三维仿真 地形建模 动态载入
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基于粒子系统的流场实时模拟 被引量:12
13
作者 张尚弘 陈垒 +1 位作者 赵登峰 王兴奎 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2004年第9期47-50,共4页
 数学模型计算结果的显示大多以后处理的形式出现,存在显示时间滞后、存储数据量大、无交互性等方面的不足.应用计算机图形学中的粒子系统来模拟流场,通过分析粒子的存储结构和出生、发展、消亡的生命历程对流场模拟的实时性和模拟效...  数学模型计算结果的显示大多以后处理的形式出现,存在显示时间滞后、存储数据量大、无交互性等方面的不足.应用计算机图形学中的粒子系统来模拟流场,通过分析粒子的存储结构和出生、发展、消亡的生命历程对流场模拟的实时性和模拟效果的影响,从显示方面提高了系统运行的实时性与真实性;采用调整显示时间的方式实现计算和显示时间同步及数据的实时传输,开发了集实时计算和显示于一体的流场模拟系统. 展开更多
关键词 粒子系统 流场计算 实时模拟
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World Wind在汶川地震应急系统中的应用研究 被引量:8
14
作者 张尚弘 易雨君 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1296-1300,共5页
采用三维地理信息系统World Wind对汶川地震灾区应急系统建设进行了研究。通过对World Wind中地形影像资料调度模式、实时渲染流程、地名标注和救灾路径添加等方法的研究,显示了地震灾区三维地理状况,为救援进展提供了直观的环境展示。... 采用三维地理信息系统World Wind对汶川地震灾区应急系统建设进行了研究。通过对World Wind中地形影像资料调度模式、实时渲染流程、地名标注和救灾路径添加等方法的研究,显示了地震灾区三维地理状况,为救援进展提供了直观的环境展示。通过对唐家山DEM数据的测算,得出堰塞湖的水位库容曲线和淹没面曲线,在World Wind中对淹没情况进行了模拟显示。研究成果在地震应急救援上得到了一定的应用。 展开更多
关键词 三维可视化 World WIND 汶川地震 唐家山堰塞湖
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三峡与葛洲坝梯级调度三维数字仿真平台开发 被引量:2
15
作者 张尚弘 陈忠贤 +1 位作者 赵刚 姚仕明 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期451-455,共5页
对三峡与葛洲坝三维数字仿真平台构建的几个关键环节进行了研究,阐述了三峡至葛洲坝区域仿真数据库建设过程和三维可视化程序框架,研究了与三峡实时数据库和调度数学模型相连接的数据接口,将调度过程动态直观地表现于三维场景中,实现了... 对三峡与葛洲坝三维数字仿真平台构建的几个关键环节进行了研究,阐述了三峡至葛洲坝区域仿真数据库建设过程和三维可视化程序框架,研究了与三峡实时数据库和调度数学模型相连接的数据接口,将调度过程动态直观地表现于三维场景中,实现了航运相关数据的查询和分类显示功能,为梯级调度决策提供了新的平台。 展开更多
关键词 三峡 葛洲坝 梯级调度 三维可视化 仿真
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流域三维虚拟环境建模方法研究 被引量:4
16
作者 张尚弘 易雨君 夏忠喜 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2011年第S1期108-116,共9页
三维虚拟环境建模是实现流域三维仿真模拟的关键环节,建模方式的合适与否将直接影响仿真模拟的效果.结合都江堰工程区域建模研究了流域虚拟环境重点实体和普通环境实体的建模方法与流程,重点实体建模以基于几何的建模方法为主,采用纹理... 三维虚拟环境建模是实现流域三维仿真模拟的关键环节,建模方式的合适与否将直接影响仿真模拟的效果.结合都江堰工程区域建模研究了流域虚拟环境重点实体和普通环境实体的建模方法与流程,重点实体建模以基于几何的建模方法为主,采用纹理映射技术和细节层次技术解决模型建模量与渲染量之间的矛盾.普通环境实体建模以基于纹理图像的建模方法为主,结合模型实例化技术解决建模量与内存占用问题.为优化场景建模,提出了模型结构调整的基本原则,讨论了基于外部参考的模型场景存储方式的优缺点. 展开更多
关键词 三维建模 仿真模拟 虚拟现实 流域 都江堰
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流域虚拟仿真系统实时交互技术研究 被引量:2
17
作者 张尚弘 江岩 乐世华 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2011年第5期776-782,共7页
流域虚拟仿真系统将数学模型计算与三维虚拟环境相融合,可有效地增强系统的直观性与交互性.通过分析概化流域数学模型的结构特征,在不改变模型原有的结构与计算逻辑的前提下,提出了按时间步长控制数学模型计算过程的方法.采用基于进程... 流域虚拟仿真系统将数学模型计算与三维虚拟环境相融合,可有效地增强系统的直观性与交互性.通过分析概化流域数学模型的结构特征,在不改变模型原有的结构与计算逻辑的前提下,提出了按时间步长控制数学模型计算过程的方法.采用基于进程的并行算法解决计算速度问题,将虚拟现实模块与数学模型作为独立进程安排在不同的计算核心上执行,模块间的通讯方式选择网络传输.建立了以虚拟现实模块为控制中枢,各数学模型为客户端的系统总体框架,通过基于网络的指令-应答方式实现流域交互仿真功能.基于该框架实现了都江堰工程仿真中的实时交互模拟效果. 展开更多
关键词 数学模型 虚拟现实 实时交互 并行计算 流域
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增强马克思主义哲学教学实效性的路径分析 被引量:2
18
作者 张尚弘 《教育理论与实践》 CSSCI 北大核心 2017年第9期29-30,共2页
马克思主义哲学教学对于引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观,对于培养学生的辩证思维能力和创新能力具有积极的作用。当前,在马克思主义哲学教学中,教师教学观念落后,课堂上事例选择的质量不高,不重视培养学生的创新精神和发散... 马克思主义哲学教学对于引导学生形成正确的世界观、人生观和价值观,对于培养学生的辩证思维能力和创新能力具有积极的作用。当前,在马克思主义哲学教学中,教师教学观念落后,课堂上事例选择的质量不高,不重视培养学生的创新精神和发散性思维能力。提高马克思主义哲学教学的有效性,师生应转变教学与学习观念,教师应注重教学事例的选择,合理安排教学内容,以学生为主体创新教学方法,提升学生学习的积极性。 展开更多
关键词 马克思主义哲学教学 实效性 教学与学习观 教学事例 教学内容 教学方法
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虚拟现实技术在非恒定流实时仿真中的应用(英文)
19
作者 张尚弘 易雨君 刘岩 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 2011年第S1期85-97,共13页
为实时显示河道流场的动态变化过程,将虚拟现实技术应用于非恒定流的实时仿真模拟,开发了基于虚拟现实技术的流场动态可视化系统.采用虚拟现实技术在计算机中构建真实的三维地形地物,进行交互漫游;河道流场状态由二维水动力学模型提供;... 为实时显示河道流场的动态变化过程,将虚拟现实技术应用于非恒定流的实时仿真模拟,开发了基于虚拟现实技术的流场动态可视化系统.采用虚拟现实技术在计算机中构建真实的三维地形地物,进行交互漫游;河道流场状态由二维水动力学模型提供;基于粒子系统思想,采用运动的矢量箭头模拟动态流场,并将该流场集成于三维场景中,实现了虚拟现实与科学可视化的有机结合.为解决三维虚拟仿真与数值计算数据量和计算量都很庞大的问题,采用基于网络的并行算法,使数值计算与三维显示在不同的PC上进行,计算结果通过网络传输进行交互,同时采用插值处理的方法解决计算速度与显示频率不协调的问题.系统用来模拟三峡工程与葛洲坝工程当前流量状态下整个流场的动态变化,具备直观性、实时性和科学性,是流场实时模拟显示的解决方案之一. 展开更多
关键词 虚拟现实 并行计算 流场显示 三峡工程 实时交互
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智能水利仿真教学平台建设的探索与实践
20
作者 张尚弘 张成 +1 位作者 门宝辉 彭杨 《教育信息化论坛》 2019年第10期19-20,共2页
大数据和信息化的发展引申出了智能水利、智慧水利的概念。华北电力大学水利学科建设团队紧跟时代发展步伐,提出了智能水利仿真教学平台的建设规划,并积极付诸实践。学校通过科学的顶层设计、扎实的团队协作,按照“立足基础教学、强化... 大数据和信息化的发展引申出了智能水利、智慧水利的概念。华北电力大学水利学科建设团队紧跟时代发展步伐,提出了智能水利仿真教学平台的建设规划,并积极付诸实践。学校通过科学的顶层设计、扎实的团队协作,按照“立足基础教学、强化前沿科研、服务学科建设”的理念,初步完成教学平台的建设。平台建设还将持续进行,学校不断进行软硬件设施更新和制度创新,为推进水利专业教学信息化、智能化作出积极贡献。 展开更多
关键词 智能水利 仿真 教学实践
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