全国计算机仿真大奖赛(第二届).doc

点击仿真图形演示按钮进入,会出现一个没有什么内容的对话框,此时点击初始化按钮,就会看到模拟环境(三管连通器等)设备动态地出现在对话框里.这一窗口由五个.*全国计算机仿真大奖赛液位波动仿真软件说明参赛人员：周维贵 张明威 高 杨 参赛证号：060266参赛单位：武汉大学一 欢迎界面打开可执行文件“液位波动仿真.exe”,进入欢迎界面(如图1)：图1：软件欢迎界面此处有两个按钮“仿真图形演示”和“仿真数据分析”，“仿真图形演示”主要是用图形模拟真实环境中的液位波动情况，其中不仅模拟了三管连通器的环境，还提供了两个流量计，一个液压表，一个速度调节器和一个记时器，功能比较齐全，用户看起来也很方便。“仿真数据分析”主要是将计算出来的数据绘成曲线，提供了“液位高度变化”和“液体速度变化”两种曲线，并能随心所欲地看到某一时刻的数据。下面就分别介绍一下这两个模块的操作吧。二 仿真图形演示点击“仿真图形演示”按钮进入，会出现一个没有什么内容的对话框，此时点击“初始化”按钮，就会看到模拟环境（三管连通器等）设备动态地出现在对话框里。这一窗口由五个组合框构成，如图2，分别是“仿真演示”、“仿真控制”、“数据显示”、“颜色压强对照”和“时间”。图2：仿真图形演示窗口初始状态大部分图形都显示在“仿真演示”这个组合框里，主体是一个三管连通器，管内的液体以蓝色为基色，但会随着深度、压力的变化而发生变化，并以此来反映液体内部不同位置的压强变化，其表现参照右边颜色压强对照组合框里的对照表。此时如果直接点“开始”的话，画面并没有任何变化，因为三管内的液面都是相平的，液面不会平白无故地发生变化，自然，在图中也没有任何变化了。此时，可以设置仿真的初始值。该软件提供了“预设液位”，如果点此按钮，就会自动地将三管液位置为（30，60，60），此时再开始仿真就会有效果了。另外，用户可以自己设置想要的初值，在没有开始仿真的前提下，将鼠标移到某个管子所属的区域，会看到鼠标自动变成了另外一个形状，此时就可以用鼠标拖动水柱来设置初始值了。为了符合现实的客观规律，我们在设计软件的时候将手动调节液面高度的管子添加了一个夹子，有了这个夹子，就可以同时调两个液柱的高度了，当然，在确定两个液柱高度的情况下，第三个液柱的高度也被固定了。在设置液面高度的时候，夹子会“夹”住管道，而在开始仿真后夹子会消失，非常形象化，也很容易理解。如图3。在下面有一个“复位”按钮，点击此按钮就会恢复到最初状态三管内液位平衡，并且每根管子上都没有被夹子夹住。图3：带有夹子的管道设置好初始液位高度，就可以“开始仿真”了。点击“开始仿真”按钮，就会发现仿真演示组合框里的变化了，如图4：图4：仿真开始后图的变化仿真开始后，一方面是管内液柱的高度会变化，产生动画效果，另外一方面，流量计的刻度、液柱的颜色、右上角数据显示块儿的数据、右下角的时间显示块都会发生相应的变化。在连通管中间的两个流量计，分别监控经过它们下面的管道里的流量，并通过块状利用图和真实数值来显示所监控到的流量数据，单位是mm3/s。另外，在流量计的下方标识着液体流动的方向，在演示中，方向箭头都是在闪动的，给人以动感。右边“颜色压强对照”组合框里存放的是液柱高度与当处压强的对应关系，右边的座标单位是pa（一个标准大气压），为了使演示效果明显，在定义它们的对应关系时，相应的颜色变化幅度也较大。右上角的数据实时显示了三根管道内的高度，单位是cm。右下角的时间条显示了当前仿真所用的“时间”（这里的时间并非现实生活中的分秒），当时间条的指针走到最顶端时，仿真停止。另外，在仿真控制组合框里，“仿真暂停/继续”和“仿真停止”按钮可以实时地控制整个仿真过程。旁边的速度条实时地调节仿真的速度，可以根据用户自己的需要定义仿真里“时间”的快慢，很方便。注：速度条的指针打到最右端时，仿真速度最快。三 仿真数据分析在欢迎界面上有两个并排的按钮，上面介绍了第一个的“图像演示”，下面就来看看“仿真数据分析”吧。点击该按钮，进入仿真数据分析界面，如图5：图5：数据分析界面在这个界面里有四个组合框，最显眼的是仿真开始后画液位高度变化和速度变化曲线用的，左下角的是用户设置初始液位高度的，在“仿真开始”按钮的右边是一组复选框，分别表示在上面的曲线里要不要出现1号、2号、3号管的高度和速度变化曲线，前面打钩表示显示，否则不显示。最右边是一组数据框，包括液位高度、液体速度和流量三部分，值得注意的是这些数据的显示只需要用户在曲线区域点一下鼠标。注意：在点击“仿真开始”按钮时，需要设置仿真的初始条件，该软件设置了默认值（30，60，60），若用户没有输入任何初始设置值，仿真时就以默认设置进行。另外，对初始设置值的约束也有一定条件，两个输入的数值都必须是0-100之间的实数，并且两数之和必须不小于50且不大于150，如果用户输入的数值不在此范围内，该软件将会弹出一个消息框提示，并按默认设置来绘制曲线。下面仿真程序开始，来看看界面上的一些变化：图六：数据分析界面仿真开始的变化此时，我们没有选择2号管的复选框，所以在曲线图中也没有显示2号管的高度变化情况，右边的数据是用户在鼠标左键点击了曲线那个白色绘图区域后出现的。在点击最上面的选择按钮，可以实现液位高度变化曲线与液体速度变化曲线的互换，如：图七：3号管的液体速度变化曲线注：在右边的数据显示框里，显示的数据都经过小数点处理，都是保留到小数点后两位。以上就是该“液位波动仿真”软件的说明，它基本实现了不计局部损失