模拟方法

模拟方法（精选12篇）

模拟方法 篇1

对于山、水、云、火焰等自然界中丰富多彩的景物来说,其具有实时的多边性和无规则性。它们的外观形状极不规则、没有光滑的表明,这使得经典的欧几里得几何学对其描述就显得无能为力。

火焰、云、水等流体状态的模拟是计算机图形图像的一个重要问题,以更少的运算和内存空间,更加逼真的模拟它们的状态,一直是人们努力的目标。本文中,我们将对火焰的模拟做简单的介绍,从不同的角度比较现今常用的火焰模拟方法。

1 火焰模拟方法的分类

随着计算机图形学技术的发展,火焰燃烧在计算机动画、影视制作和媒体广告等场景中得到广泛应用。人们很早就开始了计算机火焰燃烧的模拟。

总体来说,计算机火焰模拟的方法大体分为3种类型:基于粒子系统的火焰模拟、基于数学物理模型的火焰模拟和基于纹理的火焰模拟。

1.1 基于数学物理模型的火焰模拟方法

基于数学物理模型的火焰模拟方法起源较早。其传统的思想是把火焰看成一种特殊的流体或特殊的物理过程,通过求解Navier-Stokes方程实现对火焰发展变化的控制。该方法中一个基本核心是流体动力学方程,然而其连续性求解对于计算机动画来说难以承受。因此采用离散的方法来求解复杂的NS微分方程。其中比较具有代表性的方法就是Lattice-Boltzmann方法。

和其他方法相比较,基于数学物理模型的火焰模拟方法计算的依据比较科学合理;火焰运动变化的控制理论比较完备,计算结果基本符合真实燃烧的物理本性和其运动变化的特征。

1.2 基于纹理的火焰模拟方法

基于纹理技术的火焰模拟是人们从视觉角度出发所采用的简化快速算法,是在整体和局部伤采用纹理贴图的方法进行火焰的模拟。该方法可节省大量的计算机资源,加快了计算机模拟的速度。

纹理技术模拟的核心是如何合成构建该方法应用的场合与方式、如何挑选具有代表性的纹理图片、以及如何管理和调配众多纹理图片的模拟属性。

1.3 基于粒子系统的火焰模拟方法

基于粒子系统的火焰模拟方法几乎已经成为最为成熟、最能经得起时间考验的重要模拟思想之一。主要思想是:把火焰等不规则外形的物体看作是由无数的微小颗粒所组成的。每一个粒子都有其固有的属性。随着模拟的进行,其属性值不断发生变化,粒子经历从产生、发展变化到消亡的全过程。

除了上面描述的模拟方法,还有一些火焰模拟的模型是几种方法相互配合的共同结果。下面将介绍基于粒子系统和基于纹理技术结合的火焰模拟方法。

2 基于粒子系统和纹理的模拟

基于粒子系统的火焰模拟方法思想比较简单,而且能表现一定的燃烧场景和燃烧细节,特别是火焰的随机变化表现比较容易。但随着场景中粒子数量的增加,粒子的控制和处理就会变得比较繁琐,系统开销急剧增加。一个简单的纹理图片能够取代众多的模拟粒子,因而可以节省大量的计算资源,加快计算机模拟的速度。

林等[1]是通过用少量的粒子建立火焰的轮廓线,然后在轮廓线内填充真实火焰连续纹理的方法实现火焰的动态模拟。其中,用少量的点勾勒中心骨架,通过B样条函数对其插值得到一条连续曲线,根据中心骨架点生成两侧轮廓线。然后把轮廓线分割成网状,相应地将火焰也进行分割,进行相应格子的纹理拷贝。

尹等[4]从仿真系统的要求(仿真系统要求系统具有相当高的逼真度和较高的画面更新速率)为出发点,用粒子系统对自然现象进行模拟的。每个粒子表示多个雪花,用一个四边形表示,将雪花图像作为纹理贴到四边形上,通过图像合成,生成逼真的雪景。

张等[2]提出了一种新的基于粒子系统的火焰模型,研究了模型参数变化对显示效果的影响,该模型引入了结构化粒子及表现风力的随机过程。

3 相关理论技术

3.1 粒子系统

Reeves于1983年提出的一种很有影响的模拟不规则物体的方法。它是一个随机模型,用大量的粒子图元来描述景物,粒子会随时间推移发生位置和形态变化。每个粒子的位置、取向及动力学性质都是由一组预先定义的随机过程来说明的。

粒子系统的基本思想:采用许多形状简单的微小粒子作为基本元素来表示不规则模糊物体。

通常粒子系统在三维空间中的位置与运动是由发射器控制的。发射器主要由一组粒子行为参数以及在三维空间中的位置所表示。粒子行为参数可以包括粒子生成速度、粒子初始速度向量、粒子寿命、粒子颜色、在粒子生命中的变化以及其它参数等等。

3.2 N-S方程

N-S方程是一组描述像液体和空气这样的流体物质的方程式。这些方程式建立了流体的粒子动量的改变率和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力以及重力之间的关系。它描述作用于液体任意给定区域的力的动态

3.3 噪声函数

自然界中很多事物都是分形的。它们有很多层次细节,表现出同一种的大小的变化形式。柏林噪声函数通过直接累加一定范围内、不同比例的噪声函数来重现这种现象。使用很多平滑函数,分别拥有各种各样的频率和振幅,可以把它们叠加在一起来创建一个漂亮的噪声函数,这个就是柏林噪声函数。

4 总结

在学习传统粒子系统的基础上,参阅了一定数量的关于火焰模拟的论文,对基于粒子系统和纹理技术的火焰模拟有了一定的了解。希望在熟悉了OpenGL的基础上,利用粒子系统和纹理技术实现并改进火焰的模拟,以应用到虚拟实验中。

摘要：通过基础理论的介绍,简单地谈了火焰模拟的几种方法,并着重介绍了基于粒子系统和纹理技术的火焰模拟方法。

关键词：火焰模拟,粒子系统

参考文献

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模拟方法 篇2

空间原子氧环境效应模拟方法

原子氧是近地轨道中一种极为恶劣的空间环境,地面模拟与数值模拟是进行原子氧环境效应研究的常用方法.文章调研分析了国内外在空间原子氧地面模拟与数值模拟方面的最新进展及所采用的.关键技术,提出国内今后在地面模拟方面应着力建立有效的试验方法与寿命预示方法,为今后航天器选材试验提供技术基础;在数值模拟方面应以工程应用为指导,以试验结果为基础,逐步建立起合理有效的数值模拟方法.

作 者：李涛  作者单位：北京卫星环境工程研究所,北京,100094 刊 名：航天器环境工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 年，卷(期)： 25(2) 分类号：V416.5 关键词：原子氧   地面模拟   数值模拟  

3种酸碱环境模拟方法的比较 篇3

关键词：pH值；酸碱环境；模拟方法；萌发指数；活力指数；根长；苗长；白菜

中图分类号： O655.22 文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2015）10-0426-06

在植物的生活史中，种子萌发和幼苗阶段是植物对环境胁迫忍耐力最小的阶段[1]。除了种子自身的健康状况、休眠等内部因素以外，种子能否顺利萌发出苗，还受到外界环境因子如温度、光照、pH值、土壤水分和盐分等的影响[2-3]，pH值是影响土壤养分形态和有效性的主要因素之一[4]。大多数植物适合在中性土壤中生长，pH值过高或过低都会影响种子萌发和幼苗生长[5]，也可能会使植物所需营养元素的生物有效性发生变化，进而导致植株某些营养元素失调[6]。pH值也可通过影响种子的蛋白水解酶活性或膜势能影响种子的萌发[7-8]。

在研究 pH 值对植物种子萌发和幼苗生长的影响时，不同研究者往往采用不同的方法模拟土壤的酸碱环境，目前涉及的模拟方法多达近10种[9-12]。按化合物种类和作用原理的不同，可将其可分为三大类：强酸碱法[13]、磷酸缓冲液法[3，14]、综合法，即不同 pH 值区段采用不同的缓冲溶液[2，15]。因所采用的化合物种类不同，上述各种模拟溶液中的离子类型和离子强度就会明显不同，不同模拟方法pH值的稳定性也会有一定差异。因此，从理论上来说，采用不同方法模拟的研究结果可能会有很大差异。但是，目前尚缺乏这方面的实证性研究报道。因此，本研究以白菜（Brassica rapa var. chinensis）为试验材料，对比研究3种常用方法的模拟效果，以期为确定适宜的模拟方法提供有益的参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选择对酸碱胁迫比较敏感的白菜为研究材料，挑选成熟度好且健康饱满的种子作试材。种子活力的测定采用氯化三苯四氮唑（TTC）法，经测定种子活力达95%以上。

1.2 种子萌发试验

用pH值分别为4、5、6、7、8 、9、10等7 个水平的模拟酸碱溶液为培养液，以蒸馏水为对照，进行种子萌发试验。各处理培养皿中初次加入约7 mL培养液浸湿滤纸，以后每天加入1～3 mL相同pH值的培养液以保持滤纸湿润。在试验过程中，每2 d更换1次滤纸，补充相同pH值培养液，以保持培养皿内pH值恒定。将培养皿置于人工智能培养箱培养，培养条件为：光暗周期12 h/12 h，光照度 250 μmol/（m2·s），温度25 ℃，每个处理水平均设4个重复。

采用2种种子预处理方法：（1）蒸馏水浸种处理。将白菜种子用1%次氯酸钠溶液消毒5 min，自来水冲洗5 min后用蒸馏水浸泡3 h，然后滤干种子。（2）培养液浸种处理。用各培养液浸泡3 h，其他处理同上。

1.3 3种酸碱模拟溶液的配制方法 （1）NaOH/HCl法。用1 mol/L HCl溶液和1 mol/L NaOH溶液将蒸馏水调配制pH值分别为4、5、6、7、8、9、10的溶液[16]。（2）磷酸缓冲液法。用0.2 mol/L NaH2PO4溶液和0.2 mol/L Na2HPO4溶液配制pH值分别为4、5、6、7、8、9、10的缓冲液[3，14]。（3）综合法。用2 mmol/L邻苯二甲酸氢钾与1 mol/L HCl配制成pH值为4的缓冲液；用2 mmol/L 2-（N-吗啉）乙磺酸（MES）与 1 mol/L NaOH 配制pH值分别为5、6的缓冲液，用2 mmol/L 4-羟乙基哌嗪乙磺酸（HEPES） 与1 mol/L NaOH 配制pH值分别为7、8的缓冲液，用2 mol/L N-三（羟甲基）甲基甘氨酸与1 mol/L NaOH配制pH值为9、10的缓冲液[2]。

1.4 数据处理及统计分析

发芽试验以胚根露出种皮 2 mm 作为萌发的标志，每 12 h 统计发芽数，连续12 h无种子发芽即结束发芽试验，并于试验后72 h测定根长和苗长。计算萌发率Gr、萌发指数Gi和活力指数Vi。其中：萌发率Gr=发芽种子数/试验种子数×100；萌发指数Gi=∑Gt/Dt（Gt为第t天时的萌发数，Dt为相应的萌发时间；活力指数Vi=S×∑Gt×Dt（S为幼苗的平均长度=根长+苗长）[11]。其中，萌发率和萌发指数为萌发参数；苗长、根长和活力指数为生长参数。

对种子萌发率等数据进行反正弦转换，采用SPSS 18.0软件包进行显著性检验、单因素方差（One Way ANOVA）分析和多重比较（LSD），用Excel 2003作圖，研究结果用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 3种酸碱环境模拟方法对种子萌发的影响

表1显示，蒸馏水浸种时，不同模拟方法的萌发率虽有一定差异，但未呈现规律性变化，pH值为5、8、10时差异显著，其他pH条件下差异不显著；此时，所有pH值条件下的萌发指数均差异极显著；处理液浸种时，所有pH值条件（除了pH值为6的以外）下，不同模拟方法的2 个萌发参数差异显著或极显著，且这种差异主要存在磷酸缓冲液法与其他2种方法之间。用处理液浸种时，这种差异更大一些，2种浸种方法预处理后的试验结果相似，都是磷酸缓冲液法的最低。采用NaOH/HCl法时，pH值在4～10的条件下，2种浸种方法的萌发率均差异不显著，但处理液浸种的萌发指数显著或极显著低于蒸馏水浸种。蒸馏水浸种时，仅pH值为10的萌发率与对照差异显著（P<0.05），其他pH值条件下差异均不显著；pH值为5～7的萌发指数与pH值为9～10的差异显著，其他pH值条件下差异均不显著；用处理液浸种时，pH值为6的萌发率与对照十分接近，它们与pH值为5、7～9的萌发率差异不显著，与pH值为4、10的差异显著（P

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从3种模拟方法的种子萌发进程（图1、图2）可知，磷酸缓冲液法的种子萌发率最低，萌发速度最慢。

2.2 3种酸碱环境模拟溶液对白菜种子活力指数及苗长、根长的影响

表2显示，pH值在4～10之间时，不同模拟方法的3 个生长参数差异均极显著，且这种差异主要存在于磷酸缓冲液法与其他2种方法之间。2种浸种法预处理后的试验结果也比较一致，都是磷酸缓冲液法最低。采用NaOH/HCl法时，2种浸种方法的苗长（pH值为4～10）、pH值为6～7的根长、pH值为6～8的活力指数差异均不显著，其他pH值条件下的处理液浸种的活力指数和根长均显著或极显著低于蒸馏水浸种。采用蒸馏水浸种时，pH值为5的活力指数与对照差异显著，其他pH值条件下差异均不显著，所有pH值条件下的根长、苗长与对照差异均不显著。采用处理液浸种时，pH值为6～7的活力指数与对照差异不显著，其他pH值条件下与对照差异显著或极显著；pH值为6～7的根长与对照差异显著，其他pH值条件下与对照差异极显著；pH值为4～10的苗长与对照差异均不显著。采用磷酸缓冲液法时，pH值在 4～10 的条件下，2种浸种方法的苗长差异均不显著；除中性（pH值为7）条件下的根长差异不显著外， 其他pH值条件下的根长和活力指数均差异显著，且均是处理液浸种的低于蒸馏水浸种的。同时，2种浸种方法的上述3个生长参数在所有pH值条件下均极显著低于对照。采用综合法时，2种浸种方法的苗长（pH值为4～9）、根长（pH值为6～7）、活力指数（pH值為5～7）差异均不显著，其他pH值条件下的处理液浸种的活力指数和根长均显著或极显著低于蒸馏水浸种。采用蒸馏水浸种时，pH值为5～7的活力指数和根长与对照差异不显著，其他pH条件下均差异显著或极显著；在pH值为 4～10 的条件下，苗长与对照差异均不显著。采用处理液浸种时，pH值为6的活力指数和根长与对照差异均不显著，其他pH值条件下差异显著或极显著；pH值为4～8时的苗长与对照差异不显著，仅pH值为9～10时差异极显著。

上述研究结果表明，磷酸缓冲液不仅对白菜种子萌发的抑制作用显著，而且对幼苗生长的抑制作用也显著，因而不宜作为酸碱环境的模拟方法。同时，综合种子萌发和幼苗生长2个阶段的研究结果不难看出，综合法模拟的结果更接近白菜种子对酸碱环境的适应情况。

3 结论与讨论

土壤pH值是影响种子萌发和幼苗生长的重要环境因子[17]，不同植物有不同的pH值适应范围。中性和偏酸性的环境有利于白菜种子萌发和幼苗生长，碱性和强酸性环境有显著抑制作用[18-19]。在本研究中，3种模拟方法在偏酸性和中性条件下的5 个参数值均最大（表1、表2）。研究结果进一步证实，中性和偏酸性的环境有利于白菜种子萌发和幼苗生长。

在强酸性或碱性条件下，NaOH/HCl法的各参数值仍然维持很高的水平，尤其在蒸馏水浸种时。而此时，综合法的各参数值却显著低于对照。在pH值为4～10的条件下，磷酸缓冲液法的各参数均远低于对照，且在大多数情况下，萌发的幼苗多为畸形苗或黄化苗。这表明磷酸缓冲液对白菜种子萌发和幼苗生长有明显的抑制和毒害作用，是最不适宜的模拟方法。综合法更接近白菜种子对酸碱环境的实际适应情况，是最佳方法。

因种子萌发所需的物质和能量主要依靠自身贮存的营养提供，加之有种皮的保护，所以相对于幼苗阶段，种子萌发阶段受不良环境的影响会小一些[13，20]。萌芽速度快的种子受到的影响会更小，尤其在吸足水分后。因为在不良环境产生的胁迫作用显现之前，种子已经完成了萌发过程。这应该是白菜种子萌发率在所有pH值条件下均很高的主要原因（磷酸缓冲液法除外），这种萌发情况显然与白菜的实际状况不相符。另外，在野外条件下，种子一开始就处于相应的酸碱环境中。因此，采用处理液浸种才能更好地反映种子对酸碱环境的实际适应能力。

采用NaOH/HCl和Na2HPO4/NaH2PO4等离子化合物模拟酸碱环境时，不仅pH值会对种子萌发和幼苗生长产生影响，而且这些化合物还可通过渗透效应和离子效应对种子产生盐胁迫[21-22]。有的研究表明，在盐迫害中起主要抑制作用的是渗透胁迫[23]；有的研究表明，起主要作用的是离子效应，尤其是Na+毒害作用[24]。过多的Na+会使相关代谢酶失活而对种子萌发和幼苗生长产生毒害作用[25-26]。一定浓度的磷酸根也会对种子萌发和幼苗生长产生明显的抑制作用[27]。在本研究中，NaOH和HCl的浓度为1 mol/L，而Na2HPO4和NaH2PO4浓度仅为0.2 mol/L。前者的离子浓度虽远高于后者，但是在所有pH值条件下，后者对白菜种子萌发和幼苗生长的抑制作用都远大于前者。由此可知，离子效应（尤其是磷酸根的存在）应该是白菜种子萌发和幼苗生长受到严重抑制的主要原因。采用综合法时，因各pH值区段使用的化合物浓度仅为2 mmol/L，并且各区段化合物均处于其最适缓冲范围内，所以调节pH值时使用的NaOH和HCl量也很小，加之使用的又多是非离子化合物（如HEPES）。因此，该方法的离子浓度远低于前2种方法，因大量离子的存在而引起的渗透效应和离子毒害也必然会小很多，这也应该是该方法模拟效果最好的主要原因。

在探讨pH值对种子萌发和幼苗生长的影响时，须要提供稳定的pH值环境。不同模拟方法的pH值稳定性往往不同，由于有同离子效应，缓冲液法的稳定性好于NaOH/HCl法。又由于综合法在不同pH值区段采用了处于最适缓冲范围的缓冲液，所以其pH值的稳定性（即缓冲效果）应该是最好的。无论是在处理液配制过程中，还是在种子萌发的过程中，NaOH/HCl溶液都容易发生pH值的跃变，这必然会影响研究结果的准确性，这也应该是该方法模拟效果不佳的主要原因之一。

参考文献：

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风能资源评估数值模拟方法 篇4

风能资源评估是风电场建设前期工作的重要组成部分, 对场址的选择及发电量预测具有重要意义。目前国内外风资源评估方法主要有两种:基于气象站或测风塔历史观测资料的评估以及风能资源评估的数值模拟[1]。第一种手段由于分辨率太低, 只能宏观地反映一个区域的风能资源分布, 不能准确地定量风能储量, 适合风电场的宏观选址;对于风电场微观选址中精确的风能资源评估还要依靠采用数值模拟技术的第二种手段, 常用的有WAs P、Wind Farm、Wind Pro、Wind Sim及Meteodyn WT等风资源评估软件, 此种技术可以得到更高分辨率的风能资源分布, 能精确地确定可开发风能资源的面积及储量, 更好地为风电规划及风电场开提供科学依据[2]。

1 风能资源评估的WAs P模式

1.1 WAs P模式介绍

WAs P (Wind Atlas Analysis and ApplicationProgram) 是一款用于测风数据处理、风能资源分析、风机微观选址及风电场发电量计算的软件[3], 以特定的线形数学模型为核心, 通过测风塔数据、地形资料及地表粗糙度等条件, 估算出周围区域范围内的风资源分布, 对风能的开发利用有重要的指导作用, 目前已在100多个国家被广泛使用[4]。

1.2 WAs P模式的基本原理

WAs P模式由原始数据分析、风图谱产生、风况评估和风电场生产估算四个模块组成[5], 计算原理如图1所示, 以气象站或测风塔实测的风速、风向资料 (至少为一年) 为基础, 去除掉测风点及附近范围内地表粗糙度、地形、地形地貌等对风的影响, 得到标准状况下该区域的风图谱 (Wind Atlas) , 并给出风速概率分布 (韦伯尔分布) ;然后以得到的风图谱为基础, 加上待考察点范围内地表粗糙度、地形、地形地貌等影响因素, 得到该特定点平均风速和平均风能密度的数值模拟结果, 若给定风力发电机的功率曲线, 还可计算出该点的理论年发电量。

在风谱图中包括风向玫瑰图和风速频率分布曲线, 风玫瑰图为风向频率的分布, 其中对风向分为16个相等扇区, 每一扇区代表此风向的风向频率[6], 它指此方向风出现的次数占各方向风出现的总次数的百分比 (freq.[%]) :

而对于风速频率, 利用韦伯尔 (Weibull) 分布来进行拟合, 其函数为[7]:

其中f (ν) 为风速的发生频率, k为形状参数, A为尺度参数。此外, 平均风速和风能密度E也可以用A和k来表示:

其中Γ为伽马函数, 数值可查询GB/T18710—2002《风电场风能资源评估方法》[8]中的附表。

2 风图谱计算的基础数据

2.1 测风数据的获取

文中选取云南省某一山地风场内测风塔2011年的测风数据, 该测风塔位于北纬25.03度, 东经103.12度, 海拔2 388 m, 测风仪器采用美国NRG设备对70 m和10 m高度进行了1年期每10分钟的的风速 (m/s) 及风向 (°) 统计, 并根据GB/T18709—2002《风电场风能资源测量方法》[9]对数据进行了完整性及合理性检验, 最后利用OWC Wizard软件将该原始数据分析处理成含有12个风向扇区特征值的tab格式风频表文件。

2.2 地形数据的绘制

高质量的地形数据是利用WAs P模式进行风能资源评估的基础和前提, 文中采用SRTM (Shuttl Radar Topography Mission) [10]项目测绘的高精度地形数据[11], 通过Global Mapper抓取转化为grid文件输出, 再利用Surfer绘制等高线地形图保存为dx格式。

粗糙度长度 (指近地层风速向下递减到零时的高度) 与地表类型有如下关系:

在WAs P Map Editor中对dxf格式文件进行经纬度坐标转化成米制式, 利用Google Earth观测风场卫星图片, 判断大部分为树木覆盖, 取粗糙度长度为0.2 m, 最后绘制成map格式文件。

3 风能资源评估的计算

3.1 测风数据风图谱分析

在WAs P中建立工作区 (work space) , 添加风场的风资源信息 (wind atlas) 和测风塔 (met.station) 子层并输入位置及高度, 载入风频表信息 (tab文件) 及地形数据 (map文件) , 根据数据统计及韦伯尔分布拟合, 绘出10 m及70m高度的风图谱。

可以看到该地区2011年风向分布中西风的出现频率最大, 10 m高度为21.4%, 70 m高度为30.5%, 由风速频率分布曲线显示, 10 m高度年平均风速集中在5.26 m/s, 韦伯尔参数A为5.9m/s, k为1.91, 平均功率密度为178 W/m2, 70m高度年平均风速集中在6.81 m/s, 韦伯尔参数A为7.7 m/s, k为2.12, 平均功率密度为350W/m2。

3.2 风资源分布图的数值模拟

WAs P中的风资源分布图是基于资源栅格 (Resource grid) 计算得到的, 在已建立的工作区中插入一个资源栅格子层, 配置栅格为101列131行共计13 231个计算节点。由于风机轮毂高度多为50~90 m范围, 故对该地区70 m高度的平均风速及平均风功率分布做出数值模拟。

风机轮毂70 m高度年平均风速为6.81 m/s, 年平均功率密度为350 W/m2, 根据GB/T18710-2002《风电场风能资源评估方法》[8]中风能等级的划分标准, 此风场属于风能资源丰富区, 具备风能资源开发的条件。

4 结束语

根据风场所在区域气象数据及地形条件, 通过WAs P模式进行数值模拟分析, 得出该地区的风能资源数据, 并判断出此风场为风能资源丰富区, 这种方法简化了风能资源评估的计算过程, 在此基础上还可完成风机的定位和发电量的估算等工作。WAs P作为目前国内外公认最权威的风能资源评估工具, 对应用到风电场的微观选址具有一定的参考价值, 但存在其局限性, 对于复杂地形的风资源评估其计算精确性较低, 还需要采用其他辅助手段 (如CFD模型) 对计算结果进行修订。

参考文献

模拟方法 篇5

用格子Boltzmann方法模拟MKDV方程

用精确到0(ε+4)的.5速格子Boltzmann模型模拟MKDV方程：u-t+6u+2u-x+uxxx=0,并与MKDV方程的孤子解比较，二者精确吻合.

作 者：李华兵 黄乒花 刘慕仁 孔令江 LI Hua-bing HUANG Ping-hua Liu Mu-Ren Kong Ling-Jiang  作者单位：李华兵,LI Hua-bing(桂林电子工业学院计算科学与应用物理系,)

黄乒花,刘慕仁,孔令江,HUANG Ping-hua,Liu Mu-Ren,Kong Ling-Jiang(广西师范大学物理与电子科学系,)

刊 名：物理学报  ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA PHYSICS SINICA 年，卷(期)：2001 50(5) 分类号：O4 关键词：格子Boltzmann方法   MKDV方程   孤子解  

模拟方法 篇6

【关键词】模拟电路 故障诊断 检测方法

一、模拟电路故障的特点

模拟信号和数字信号不同,是大小随时间连续变化的信号。具体特点如下:①模拟电路的输入激励和输出响应都是连续量。模拟电路中的故障模型比较复杂,难以对其进行简单的量化。②模拟电路中的元件参数具有很大的容差,即存在允许范围内轻微的故障。这个问题普遍存在,导致故障本身变得模糊不清,以至无法检测出实际故障的物理位置。③通常实际模拟电路存在着非线性问题。几乎所有的模拟电路都具有反馈回路和非线性问题,这是增加模拟电路计算和测试困难、复杂程度的又一根本原因。④频率范围较大。模拟电路的低频和高频之间相差最高可达8个数量级。⑤模拟电路本身的结构由于客观原因导致可用于检测的节点数有限,可作为故障诊断的信息量不够充分,造成故障定位的模糊性。

二、常规模拟电路故障检测的方法

上世纪70年代以来,模拟电路的故障检测方法得到了充分的发展。主要分为测前模拟法、测后模拟法以及近似法。

1.测前模拟检测

包括故障字典法和似然法。前者是目前模拟电路故障检测手段中最具实用价值的方法。故障字典法的理论基础是模式识别原理,就是在电路测试之前,用计算机模拟电路在正常和各种故障下的状态,并记录其对应信号或特征,从而建立故障字典;在实际应用电路检测时,根据测量所得的信号或特征,在故障字典中查到与此信号或特征相对应的故障,从而确定电路故障。由于几乎所有的计算量都集中在测前,测后只需要查字典定位故障即可,为故障的排除提供了一个明了、快捷的手段,定时检测优势明显。

2.测后模拟法检测

测后模拟法分为参数识别技术和故障证实技术,是在电路测试后,根据测量信息对电路模拟,从而进行故障检测。参数识别技术可分为线性技术和非线性技术,理论基础是利用网路响应与元件参数之间的解析关系,通过响应的测量值识别或求解网络元件的参数值,根据该值是否在容差范围之内判定故障存在的可能性。

3.近似技术

在测量数量有限的情况下,根据一定的判别准则,识别出最可能的故障元件,主要包括概率统计法和优化法。前者是在测试之前,根据维修经验对大量数据进行统计分析确定元件发生故障的先验概率,测试之后,根据算出后验概率,按Bayes判别准则,后验算率最大者既最可能出现故障的元件,属测前模拟法。优化法,是采用适当的目标函数估计出最可能出现的故障元件,属测后模拟法。

三、现代模拟电路故障检测的新理论方法

微电子技术的迅速发展,电路的复杂性日益提高,集成度不断增大,在宇航、科研、军事等各方面应用的电子设备,对其可靠性的要求更加严格,传统的故障诊断方法已经不再适应技术发展的需求,科研人员和理论工作者经过长期的探索和研究,得出了下列先进的人工智能的检测方法:专家系统、神经网路、模糊理论、小波变换、等多种技术和方法。

1.专家系统

专家系统是基于产生式规则的人工智能计算机系统,首先把专家知识及其经验用规则表示出来,形成故障检测专家系统知识库,根据报警信息对知识库进行推理,检测出故障元件。这种系统还可根据实际情况进行扩充。具有便于解释、擅于定性分析、获取知识、灵活、透明及交互性等多种优势。但是由于知识获取的瓶颈问题,推理效率低。对于复杂的检测对象,速度较慢、诊断困难、实时性较差。

2.人工神经网络

人工神经网络采用物理上可以实现的器件、系统或现有的计算机来模拟人脑的结构和人类认知过程的信息处理系统。其中BP神经网络最具模式分类能力,尤其适用于故障诊断领域。BP神经网络将信息通过训练的方式储存在网络衔接的权值中,训练完成以后,就可以利用网络收敛后的节点连接权值矩阵和阈值向量,以计算网络对于检测样本参数的实际输出,根据输出值即可确定故障的类型。神经网络具有联想、记忆、类比等形象思维能力;能够适应环境的变化;并行的数值运算推理过程,效率较高;通用性强、知识容量大,便于实现知识的自动获取。但是人工神经网络的结构需要不断的试验调整;遇到新样本时,需要重新学习,调整所有的权值甚至一些网络结构;解释能力差,和专家系统比起来透明性较差。

3.模糊理论

由于元器件的容差、分线性及电路噪声的影响,故障与征兆之间的关系出现模糊现象。模糊理论是依据专家经验在故障征兆与故障原因空间之间建立模糊关系矩阵,矩阵中每个元素的大小表明它们之间的相互关系密切的程度,根据待检测对象的现场测试数据,提取特征参数向量;再将各条模糊推理规则产生的模糊关系矩阵重新组合,根据一定的判定阈值来识别故障元件。模糊理论能够得到问题的多个可能的解决方案,并依据这些方案的模糊度的高低进行优先程序度排列。但是,不得不注意的是,现今模糊理论独立完成检测模拟电路故障的理论和方法还有待完善,这种先进的理论在应用上受到了限制,有待科研人员更深入的研究。

4.小波分析故障检测方法

通过小波母函数在尺度上伸缩以及时域上的平移来分析信号。这种对模拟电路的故障检测方法不需要系统的数学模型,灵敏度高,运算量小,对输入信号的要求低,对噪声的抑制能力高。但是当检测尺度过大时会产生延迟现象。小波分析与神经网络结合检测模拟电路故障,突破了现代检测手段不实用的界限,为下一步模拟电路故障分析检测的发展开辟了新道路。

四、结语

模拟电路的检测工作虽不是什么大的工程,但是却关系着许多高端领域的发展。笔者简单分析了一些模拟电路故障检测的传统方法和現代兴起的专家系统、人工神经网路、模糊理论和小波分析法。但是这个领域的发展并不仅仅是笔者所陈述的这些,例如:遗传算法障、Agent技术,分形理论、粗糙集理论等在模拟电路的应用都是现代模拟电路检测方法的前沿手段。只不过,关于模拟电路大部分的应用仍处于实验阶段,尚未得到应用方面的广泛推广,在理论和实践方面,仍有大量的工作需要我们努力完成,在不久的将来创建完备的模拟电路故障检测体系。

参考文献:

[1]徐晓辉,潘昊.模拟电路故障诊断方法的发展[J].科技咨询导报,2007(13)

[2]于淑芳.模拟电路故障诊断方法展析[J].柳州职业技术学院学报,2005(01)

[3]卢黄丽. 模拟电路故障诊断系统的设计[J]. 电子工程师,2004(09)

[4]李斌,陈以,韩元杰. 模糊证据理论综述[J].兵工自动化,2005(03) 

模拟方法 篇7

合理有效地对低渗透油藏进行开发,对于今后我国石油产业的稳定发展具有重大的意义。然而由于存在复杂的渗流状况,目前的绝大多数数值模拟软件都无法准确描述低渗透储层存在非线性流动的状况,为此笔者在此探讨如何在ECLIPSE中实现近似等效模拟油层启动状况的方法。

1非线性渗流模型研究现状

随着对低渗透储层渗流状况研究的深入,越来越多的学者认为低渗透储层具有复杂的流动状态,流体在多孔介质中的渗流为非达西流动[1—7],速度和压力的关系曲线如图1所示。

目前表征低渗透储层渗流状况典型模型有:拟启动压力梯度模型[8]、分段模型[8]、三参数模型[9]、改进的连续模型[10,11]等。目前最为成熟和运用较多的是拟启动压力梯度模型,然而当前商业化的大型软件,如ECLIPSE和CMG的基础理论都是基于达西渗流数学模型研制开发的,因而不能直接地表征低渗透油藏存在非线性流动的状况。鉴于此,笔者在学习数值模拟技术的过程中,发现应用ECLIPSE软件中的“门限压力”(THPRES)这个关键字来等效表征油层存在启动压力梯度的状况是可行的。此门限压力可较为直观地理解为图2中的压力梯度最小点处的压力,对于实际生产则是此处的压力值应该大于油层的最小启动压力,才能使得油层得以动用。

2 等效模拟的方法

2.1 平衡分区设置方法

设置的大致步骤:

(1) 要根据实验或者经验公式求得启动压力梯度,目前获得此启动压力梯度的方法大概有五种[5]。

(2) 根据启动压力梯度的数值,计算网格之间的“门限压力”。例如启动压力梯度是0.03 MPa/m,模拟的网格大小是30 m,那么两个网格之间的压力设置则应该为0.9 MPa,实际情况应该根据具体的模拟状况而定,而且注意要是进行理论上的概算基本上是采用目前大多数学者所赞同的启动压力梯度大小与流度呈幂函数形式,下文计算中便是采取的此计算方式。

(3) 在ECLIPSE软件中设置平衡分区。如图3每个编号的网格代表模拟的一个网格也可以是“几个小的网格区域”(这个区域内可认为是没有启动压力梯度的),将这个编号的网格区域作为一个平衡分区。分区设置的时候采用如图所示的“回旋式”排列方式,此为最简便的设置方式,可以使得分区的数目最少。图3情况是油层在平面上均质的状况(在一定的区域范围内,数值模拟通常采用这种处理方式),如果是平面非均质的状况,那么只能是对每个模拟的网格块都进行分区编号。

(4) 在垂向上设置门限压力。设置方式和平面设置的思路相同,要注意设置的方向,因为在平面上两个网格之间是双向的,垂向上是只有上边网格对下边网格有门限压力。

设置平衡分区的特点和注意问题:任意一个数字相邻的数字都是固定的,如图3,显示的是5×5的网格中,任一位置的数字9周围的数字都是2、10、8、2。这样可以大大减少在设置各个平衡分区之间“门限压力”(THPRES)值的工作量。在平面非均质或者是模拟区域划分网格过多的情况下,此时设置过多的平衡分区会造出很大的计算量,不仅要求计算机的性能很高,有时还会造出软件计算的错误。实际上,对于大规模的油藏尺度上的数值模拟,这种做法是没有必要的,所以可以考虑物性相近的几个或者十几个网格模拟块合并为一个平衡区域。

2.2 在软件中的判定及应用

设置完分区后,其余的模拟同其他常规的数值模拟方法。需要注意的是,判定某个油层的启动状况有两种方法:⑴ 看饱和度的变化;⑵ 看压力的变化情况。对于输出结果中,分析纵向上某个层的启动状况时,可分析该处网格的压力曲线如图4。当采油井井底压力曲线出现压力下降然后再上升后,即可判定此层被启动(注采关系建立)。对于平面上的启动状况,也可以单独输出某个网格的压力曲线,但是更方便的是通过观察饱和度分布来判定。

3 应用实例分析

运用此方法对某油田低渗透区块进行数值模拟研究,产量拟合图如图5所示,可以看出该方法的可靠度较高,符合工程计算的需要。其中选取三口井p1、 p2 、p3作为研究具体层段的启动状况,数值模拟分析结果如表1。定义:产量小于0.25 m3/d的小层为未启动层,用×标注,启动用√标注。数值模拟的结果显示p3井有三个小层没有启动,吸水剖面最差,结合油田实际生产的状况也是一样,p3井的吸水剖面均匀程度的确最差。此方法在实际应用过程中,要结合具体的产液吸水剖面进行分析,才能达到更加符合实际的效果。

4 总结

本文给出了如何运用ECLIPSE数值模拟软件中门限压力关键字实现对启动压力等效模拟的方法,并对此进行了实例验证。结果表明运用此方法可以模拟低渗透油藏存在启动压力的状况,对于使用大型商业数值模拟软件开发低渗透储层启动状况的研究具有重要的现实意义。

摘要：目前国内外较为成熟的数值模拟软件的内核计算模型都是基于达西定律进行研制开发的。而众多实验室研究和现场实例表明低渗透储层的渗流状况已经不遵循达西定律,因而鉴于此类大型商业软件无法表征低渗透储层存在启动压力的情况,研究了进行等效模拟启动压力梯度的新方法。该方法运用数值模拟软件中“门限压力”关键字,通过设置平衡分区进行等效模拟油层存在启动压力的状况。油田实例证明此方法较好地模拟了低渗透储层的启动状况,对于矿场应用数值模拟进行方案分析具有重要的现实意义。

关键词：低渗透,等效模拟,启动压力梯度,平衡分区

参考文献

[1]李道品.低渗透砂岩油田开发.北京:石油工业出版社,1997:1—9

[2]黄彦章.低渗透油层渗流机理.北京:石油工业出版社,1998:80—86

[3]王尤富,吴刚,安淑凯,等.低渗透油层岩石启动压力梯度影响因素的实验研究.石油天然气学报,2006;28(3):112—113

[4]韩洪宝,程林松,张明禄,等.特低渗油藏考虑启动压力梯度的物理模拟及数值模拟方法.石油大学学报,2004;28(6):49—53

[5]甘庆明,成珍,成绥民.低渗油藏非达西渗流启动压力梯度的确定方法.油气井测试,2004;13(3):1—3

[6]姜瑞忠,杨仁锋.低渗透油藏非线性渗流理论与数值模拟技术.北京:石油工业出版社,2010:28—31

[7]李东霞,苏玉亮,李成平.低渗透储层驱替特征.油气地质与采收率,2006;13(4):65—67

[8]黄延章.低渗透油层非线性渗流特征.特种油气藏,1997;4(1):9214

[9]邓英尔,刘慈群.低渗油藏非线性渗流规律数学模型及其应用.石油学报,2001;22(4):72—77

[10]杨清立,杨正明,王一飞,等.特低渗透油藏渗流理论研究.钻采工艺,2007;30(6):52—54

水驱数值模拟单井拟合方法 篇8

1 基本原理

Eclipse软件是国际上较为通用的数值模拟软件, 以定液生产为例, 其单井和网格之间物质交换公式为:

其中

pq, j为某相p在射孔网格j的产率 (体积单位) ;Twj是射孔网格块传导系数 (其中包含地层系数KH) ;pM, j是某相p射孔网格j的流度 (其中包含相渗) ;pj是射孔网格j的压力;wp是井射孔段中最顶部射孔网格块的顶深处流压;Hwj是井射孔段最顶部射孔网格块顶深处和对应网格块j之间的压头。

在数值模拟中, 模拟器根据单井的当前实际产液 (或注入) 量Q、当前各个射孔网格块压力状况、流度、网格块传导系数等, 确定出生产 (或注入) 该液量所需的pw, 然后应用计算出的wp, 再根据各个层的其他参数, 依次计算各个射孔网格的产液 (或注入) 量。油井的各个网格块再根据所赋的相渗曲线、含油饱和度和计算出的产液量计算出相应网格的产油量、产水量。实际上是达西定律的二维表达式:

在数值模拟网格中的应用, 但在实际中, Pw是由抽油速度决定的。在数值模拟过程中, 如果一口井的各个射孔层压力和传导系数不出现特别异常的情况, 定液生产情况下, 井的总体产液量都能拟合上, 总体产油量也可能拟合上, 因此, 井的各个层的产液量、产油量具有多解性。即使单井拟合产液量甚至产油量和实际生产相吻合, 也不能保证该井各个射孔层的产液量、产油量和生产实际相符合, 因此保证拟合单井各层产液量、产油量、目前含油饱和度的关键是:

(1) 单井射孔层的压力剖面和目前实际相符合。

(2) 单井射孔层传导系数和目前实际相符合。

(3) 单井射孔层各层的含油饱和度和目前实际相符合。

(4) 相渗曲线选择准确符合该井目前的渗流规律。其中, 第一、二条保证该井拟合的产液剖面和实际相符合, 第三、四条保证油、水渗流规律和实际相符合 (即保证单井产油量和实际相符合) 。

2 影响因素及对策分析

油田实际生产所获得的监测数据是以井为中心的一些数据点, 而数值模拟的作用就是根据这些点监测数据的时空联系, 推测地下不可直接监测区域的参数, 比如含油饱和度分布状况、压力分布状况、水驱油方向等。

2.1 单井射孔层的压力剖面和目前实际相符合

由于目前测压技术的限制, 并不能提供一口井各个射孔层的压力剖面, 因此即使数值模拟井的压力拟合剖面能够输出, 也没有实际测压资料可参考, 但是我们知道:某井某层压力点是该层压力场的一部分。压力场受该层渗透率场的影响。压力场受井周围其他井在该层注入、产出状况的影响。压力场具有时间上的继承性, 并影响周围之前、目前和之后的产出、注入状况。

因此对于压力场的分析, 可以从以下几个方面:将分析压力点转化为分析压力场。将分析单井的拟合情况转化为分析井区的拟合, 通过对比找出原因。可用某一时刻产液、产油、注水剖面间接标定单井某层的压力拟合情况。

2.2 单井射孔层传导系数和目前实际相符合

对于正交网格, 数值模拟中井和射孔网格块之间的传导系数, 以及网格块之间传导系数都可简化分析为沉积相带图。

2.3 含油饱和度场的和目前实际相符合

含油饱和度是该井某层周围饱和度场的一部分, 同样具有时间上的继承性, 它的影响因素为:周围井区的注采关系。储量。压力场的分布影响未来含油饱和度场的分布。对于饱和度场的分析, 我们可以:参考测井解释或取芯资料。参照产液、产油、吸水剖面资料判断。周围井的拟合状况。由以上分析可知:井区拟合好是压力场、含油饱和度场拟合好的必要非充分条件, 要想得到准确的含油饱和度场, 充分预测剩余油的分布情况, 井区拟合情况必然较好。如果井拟合不好, 则用“井区拟合+含油饱和度场+压力场+沉积相带图”的方法进行对比, 逐一排查原因, 并修改静态模型或动态注 (产) 状况, 直至井区拟合较好。

3 单井拟合分析方法思路举例

甲井网的历史拟合很好的应用了这种分析拟合方法。由于该区块开采层数多, 数据量大, 将开采甲井网单独历史拟合, 但仍有少量油层组合采井, 这就涉及到产、注量的劈分问题。由于吸水剖面和产液、产油剖面不全, 初步设想在尽可能多的参考产液、产油和吸水剖面, 其余的按照地层系数劈分。A井拟合出现问题, 进行初步原因分析, 发现1992年4月份, 由于a、b、c和d层拟合压力较高, 按照公式1计算的该井流压Pj较高, 其余层产液量甚至出现负值, 而上述4个沉积单元产液量较高。将压力场、含油饱和度场、井区拟合、沉积相带图进行对比, 发现, 压力场出现明显异常, 原因为在上述四个沉积单元和该井相连通的B井注入量过高, 并由此可知C井由于相同的原因也拟合不好。即按照地层系数劈分的水量过大, 且此时没有产液剖面可参考。因此逐步减少注入水量, 直至A井拟合情况好转, 再次分析压力场、含油饱和度场和周围其他井的拟合情况, 均未出现明显异常。

4 结论

(1) 该分析方法较科学的综合考虑了影响单井拟合的多种因素, 进行逐一排查, 丰富了单井拟合的思路。指出了单井拟合和剩余油分布规律之间的关系, 提高了数值模拟对剩余油的预测精度。

(2) 实例运用该分析方法分析出了注水井在某一层段的合理注水量, 事实上灵活运用这种分析方法还可分析出表外测井未解释区域人为所赋渗透率值是否合理、沉积相带图是否合理、断层在某层的断裂位置是否合理等, 因此该分析方法还需进一步完善。

参考文献

模拟方法 篇9

模拟仿真教学法，是指在教师指导下，学生模拟扮演某一角色进行技能训练的一种教学方法。模拟教学能在很大程度上弥补客观条件的不足，为学生提供近似真实的训练环境，提高学生职业技能。

2《山西导游讲解》课程分析

2.1 课程性质

本课程是中等职业学校旅游服务与管理专业的一门专业核心课程，是学生从事导游服务岗位工作所需掌握的必修课程。其功能在于让学生在熟悉山西概况以及主要景区景点的基础上，掌握导游讲解的基本规范和技巧，具备从事导游服务工作相关的职业能力。

2.2 课程定位（教材三部曲）

01年教材叫《山西导游》--学院派教材，本书介绍了山西的107个景点，虽较为全面、系统、翔实地反映了我省旅游景观的基本情况，但书中学术性过强。02年叫《走遍山西》———精英导游词。选取山西的22个景点，即山西著名景区景点导游词选萃，不足之处就是缺少沿途导游词、专题导游词，不能满足实际导游的需要。05年至今叫《情系山西·旅行社导游词选编》，按工作过程编写，将原来的景区景点导游词，改编扩展为基本旅游线路导游词。全书分四部分编撰：专题文化、沿途讲解、基本旅游线路上的主要旅游区(点)讲解、旅游者较为关注山西的其他讲解资料。选取两条线路讲授(古建宗教游、晋商文化游)。

3 模拟教学应用于山西导游教学中的优点

3.1 创设情境激发学生学习的兴趣，吸引学生主动参与

教学活动的主体是学生，让学生动起来，积极参与到教学过程中。不仅有助于更好地理解知识，更主要的是激发学生的生命活力，促进学生成长的需要。因此，激发学生学习的动力，培养他们的好奇心、求知欲，就应根据学生的身心发展规律，创设学生感兴趣的情境，只有这样学生才会产生好奇心和求知欲，才能积极主动地投入到学习中去。情境的创设既要符合学生的身心特点，让学生有兴趣参与其中，又要落实课堂目标，并使二者有机统一起来，使学生通过情境探究活动，既激“兴趣”，更增“知识”强“技能”。我在模拟平遥古城导游词讲解中：按照“接团”→“旅游车上的讲解”→“景点讲解”顺序讲解。这些情境既同导游员的实际讲解接近，又贴近学生生活，容易激发学生的兴趣，同学们以小组为单元情景模拟，各个积极主动参与，最后顺利地实现课程目标。

3.2 发挥教师的引导、示范作用，师生共同参与

在模拟教学中，倡导学生主动参与、积极探究、充分发挥学生各种潜能，但这并不意味着教师在课堂教学中被动地跟着学生的思维转。相反，模拟教学法更需要教师做好学生引导，并且教师的引导应贯彻课堂的始终，教师在学生模拟前要做到亲身示范，示范后做到精导妙引，否则学生的探究活动会显得漫无目的，最终使课程目标难于实现。怎样引导?关键在于师生共同参与和巧用提问。我在教显通寺导游词讲解中，先教师亲身示范，然后用佛教音乐导入，带学生进入情境，然后分小组，用多媒体课件上的图片给同学们直观的感受，情景模拟。

3.3 促进学生间合作与竞争

在教学中以小组合作的形式学习，能让每个学生主动地参与到学习活动中去。合作学习既能使学生之间取长补短、互通有无、优势互补，集众人的智慧，更好地解决问题，同时还能增强学生之间的合作意识，能使学生学会尊重他人，由此还能提高学生人际交往的能力。为此，我在实行模拟教学的时候，也用了合作学习的方式，教师示范后分小组模拟操作，教师巡回指导。把竞争引进课堂，既能活跃课堂气氛，提高学生的学习兴趣和课堂效率，又能培养学生的竞争意识，这样他们才会更好地适应今后竞争日趋激烈的社会。在这堂课中，我通过评选“最佳导游”、“最有创意导游”、“文明游客”等奖项，以鼓励学生间和小组间的相互竞争。

4 模拟教学在《山西导游讲解》中的应用

在教学的过程中，以工作任务模块为教学单元，按导游人员完成讲解工作项目的要求和岗位操作规范来组织教学。每单元中用“我知道吗?”“我会/能吗?和”我能熟练流畅地讲解吗?“来体现不同层次的教学要求。并运用情景模拟仿真教学等方法。以《山西导游讲解》为例，分成四个工作任务，从课程内容及教学要求、情景模拟设计上举要。

4.1 山西简介

(1) 能介绍山西的地理位置、地形特点、面积人口、气候特征、行政区划。 (2) 熟知山西的历史沿革，能介绍现代山西的风貌。 (3) 知道山西的主要旅游资源和山西主要的旅游线路。 (4) 理解晋文化的基本内涵及表现。 (5) 能介绍山西的民俗风情。 (6) 能介绍山西的饮食文化。 (7) 知道山西(太原、大同)主要城市的交通、住宿等旅游服务设施。

情景模拟设计：活动一：山西概况介绍。设计一个为某个初到山西的旅行团简单地介绍山西概况的工作任务，组织学生在课堂上演示，然后师生共同点评。

活动二：沿途风光讲解。设计一个场景：某个导游刚刚从太原武宿机场接到一个旅行团，目前他们乘坐的旅行车正在前往酒店(国贸酒店)的路上。请同学们分别扮演“旅行团”和“导游”，由“导游”进行沿途风光讲解，教师点评。

活动三：沿途风光讲解。设计一个场景：某个导游刚刚从河南焦作接到一个团，目前他们乘坐的旅行车正在前往山西的路上，已经进入山西段，需要给他们进行沿途导游讲解。

活动四：太原夜景讲解。设计一个场景：某个导游准备按接待计划带一个旅行团到汾河公园看夜景。

请同学们参与游戏，一个学生扮演导游，一组学生扮演旅行团。通过角色扮演，模拟情境，引导学生对沿途导游讲解的要领进行讨论，并予以点评。

4.2 山西景区景点举要

(1) 熟知晋祠景点的基本情况。 (2) 熟知平遥古城景点的基本情况。 (3) 熟知双林寺景点的基本情况。 (4) 熟知王家大院景点的基本情况。 (5) 熟知乔家大院景点的基本情况。

情景模拟设计：活动一：晋祠景点现场教学。组织学生到晋祠景点现场教学，使学生掌握该景点的讲解要领。

活动二：平遥古城景点的讲解。某个导游准备按接待计划带领游客去平遥古城参观游览。通过角色扮演，模拟情境，引导学生学会讲解平遥古城。并掌握讲解平遥古城的要领。

4.3 口语表达基础训练

(1) 掌握导游讲解中口头表达的基本要求。 (2) 能在导游讲解中运用恰当的语调、语气、节奏来帮助表达。 (3) 知道发声吐字的技巧。 (4) 能根据讲解的内容、游客的多少、场所的不同来调节音量。 (5) 能根据讲解的内容、游客的理解力及现场反应来控制语速、恰当停顿、遣词造句，并运用恰当的修辞手法。 (6) 能在导游讲解中恰当地运用眼神、手势、表情、体态等辅助性语言。 (7) 能在导游讲解中克服不良的口语习惯。 (8) 能运用口语表达技巧来讲解晋祠等五大景点。

情景模拟设计：活动一：口语表达训练。选取上一模块的相关内容，利用导游模拟实训室和录像、录音等实训设备，就口语表达中发声、吐字、语音、语调、语速、停顿的技巧，以及手势、表情、体态等辅助性语言的运用进行训练。

活动二：导游讲解竞赛。设定不同的讲解命题(以晋商文化游中的5大景点为主)采用当场抽签的形式，组织学生开展一次导游讲解竞赛。引导学生对导游词的撰写、表达的要领进行讨论，并予以点评。

4.4 导游讲解技巧训练

(1) 掌握导游讲解应遵循的基本原则。 (2) 掌握陈述法、问答法、渗透法、情景法、类(对)比法、虚实法、悬念法、意境法、重点法等导游讲解技巧及其运用时的注意点。 (3) 能恰当地运用导游讲解技巧来讲解晋祠等五大景点。 (4) 知道影响导游讲解的心理因素，并能在导游讲解实践中避免其影响。

情景模拟设计：活动一：旅游亲身体验。组织学生参加旅行团到平遥、乔家旅游，提高学生对导游服务工作的兴趣，增加对导游讲解技巧的感性认识。

活动二：导游讲解技巧实例分析。通过多媒体课件或音像资料展示导游对游客讲解的服务过程，组织学生就其中所运用的导游讲解技巧进行点评。

将模拟教学应用于《山西导游讲解》中，以此提高学生学习的兴趣，调动学生学习的积极性，有效地提高教学质量。最终实现理论联系实践，更好地服务游客。

摘要：《山西导游讲解》这门课程是中等职业学校旅游服务与管理专业的一门专业核心课程, 是学生从事导游服务岗位工作所需掌握的必修课程。同时也是山西省旅游局导游资格证考试中口试必考科目, 本课程还承担着山西省的技能大赛考核。本文重点探讨了模拟仿真教学法在这门课程中的应用, 以激发学生学习的积极性。

关键词：模拟仿真教学法,山西导游讲解,应用

参考文献

[1]董长清, 严振华.加强模拟仿真教学提高人才培养质量[J].空军雷达学院学报, 2011 (01) .

[2]陈立双.高等院校模拟教学实习的调查与分析[J].高等农业教育, 2012 (12) .

模拟方法 篇10

数值重整化方法的一个非常重要并关键的步骤是系统能级的对数离散化。在不同的系统的能量尺度上, 系统在通过不动点时其行为会发生质变。系统的Kondo模型的连续形式的哈密顿量, 经过离散化后就变形为分离形式的Kondo哈密顿量:

其数值重整化后的哈密顿量, 满足下列递归关系

可以得到这个矩阵能够对角化, 并且上述这一处理过程, 在系统下一个能量位置能够继续重复。在这一迭代数值重整化的整个过程中, 我们并不能保证对系统高能态的情况忽略不会对我们得到的最终结果, 即对系统能谱的低能部分产生比较大的影响。对于两信道Kondo模型和局域Cu-O模型来说, 计算结果也表明, 高能态的忽略确实是一个有效的近似。数值重整化方法在量子杂质相关模型中的运用, 主要在输运性质、动力学计算和热力学计算这三个领域。按照Wilson对Kondo模型的数值重整化思想, 可以来研究系统的不动点以及其它许多量子杂质模型的热力学性质, 其中包括共振能级模型、Anderson杂质模型、两信道Kondon模型和两杂质模型, 以及进一步加入屏蔽的Anderson模型、超导的Kondo杂质、电导通道、赝能隙系统。数值重整化方法模拟进一步研究表明, 实验上的高温超导材料发现的反铁磁可能对超导的形成具有关键的作用, 现在已经有很多高温超导铜氧化物的实验结果证明给出了高温超导显示的崭新的特征, 其中包括比热测量、角分辨光电子能谱、核磁共振、光电子发射光谱等位相不敏感的实验结果, 以及超导SQUID等位相敏感的的实验结果。

同时实验中的中微子实验、中子散射结果也标明, 超导态中存在反铁磁自旋涨落。数值重整化方法模拟为反铁磁自旋涨落引起的超导、d波主导的超导、掺杂s波主导的超导的研究提供了新的数据。

项目支持:重庆江津区科委研究项目 (zzjh2015016) 、重庆市教委研究项目 (KJ1403203) 。

摘要：本文主要介绍了Wilson提出来的基于张量网络表述的数值模拟算法——数值重整化方法。按照Wilson对Kondo模型的数值重整化思想, 以在Kondo模型为例, 来说明数值重整化方法可以来研究系统的不动点以及其它许多量子杂质模型的热力学性质, 从而来说明实验上的高温超导材料发现的反铁磁可能对超导的形成具有关键的作用。

关键词：重整化,Kondo,超导

参考文献

[1]K.G.Wilson, P.J.Grout, J.Maruani, B.G.Delgado, and P.Piecuch.Frontiers in Quantum Systems in Chemistry and Physics[J].Theor.Chem.Phys., 2008, 18

[2]K.G.Wilson.The renormalization group:Critical phenomena and the Kondo problem[J].Rev.Mod.Phys, 1975, 47.

双排键电子琴民族音色的模拟方法 篇11

关键词：双排键电子琴；民族音色；模拟；方法

中图分类号：J628.1 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）02-0241-01

一、拉弦乐器的模拟方法

在我国民族乐器中，拉弦乐器主要有二胡、板胡、高胡、京胡等。二胡是胡琴类中流行最广，最具有代表性的一种乐器，它音色柔美，富于表现力，可用于独奏、重奏、合奏，在民族管弦乐中，二胡处于重要地位，可演奏从南到北的各种风格乐曲。高胡是拉弦乐器中的高音乐器，它比二胡小，音量比二胡大，音色比二胡明亮，一般用在广东音乐中。板胡的音色比较适中，音量高亮坚硬，多演奏北方音乐，比如西北地区音乐、陕北地区音乐等。京胡琴体较小，琴杆也比较短，体积是这几种胡琴最小的，但音色最高亢、尖锐，主要在京剧的演唱时作伴奏乐器或牌子曲演奏用。

（一）拉弦乐器音色的制作。在目前生产的一些双排键电子琴中，如YAMAHA ELS-01C 、YAMAHA ELB-01、吟飞PS500等型号琴中，已经内置了一些民族音色，但这些民族音色在演奏中不能满足需要时，就需要演奏者自己制作新的音色。在双排键电子琴演奏中，拉弦乐器的音色一般由弦乐音色与二胡音色通过音色编辑功能，改变音色的明亮度参数，高低八度等参数，来制作新的音色。如想要高胡的音色，就要把原二胡音色的参数调高八度，同时把音色调亮，使原有音色更加明亮，在高音区演奏时就能模拟出高胡音色，在中音区演奏加入弦乐音色，就能模拟出板胡浑厚坚硬的音色。通过改变原有音色的不同参数，来制作出新的音色，这是电子琴创作中常用的手法。

（二）拉弦乐器的触键方法。双排键的拉弦乐器在演奏一些抒情宽广，舒展的旋律时，一般用连音奏法，要求演奏者手指触键要柔和，音与音之间的连接没有缝隙，前后两个音可稍微有一点重叠，手指尽量贴键，不要高抬指，演奏拉弦乐器时，要注意乐句的呼吸，因为弦乐是用来拉的，它必然有换巧的气口，掌握这一点很重要。双排键电子琴在演奏拉弦乐器的强音（用弓根演奏）时，要想使演奏出来的音色具有爆发力，就要把音色编辑功能的OL和AR适当加大，把USERATO做适当的调整，After Touch功能设置也要与之相配合，同时，在弹奏时应使手指的触键集中有力，时值相对饱满，这样所产生的声音自身已经拥有相当的力度，在加上正确的触键，就会奏出最佳的效果。

二、弹拔乐器音色的模拟方法

双排键电子琴在演奏中，常用的弹拔乐器有琵琶、古筝、扬琴等，这几种乐器都归类为弹拔乐器，但演奏手法各不相同，各具特色。

（一）琵琶音色的确键方法。琵琶是表现力极为丰富的弹拨乐器之一，即善于表现优雅抒情的“文曲”，又能够演奏威武雄壮的“武曲”，常见的琵琶技法有六七十种，双排键中常用的手法有“滚轮、扫拂”等技法。

琵琶的滚轮技法既能表现纤细柔和、抒情歌唱性的旋律特点，也能表现内在激情，强烈壮阔，勇往直前的气势。演奏时双排键多用轮指的技法来表现琵琶滚轮的效果，演奏时手臂、手腕要松驰，稍提起一些，带动指尖均匀地奏出，开始练习时先慢练，再逐渐的加快，同时随着内心的歌唱弹奏出旋律的方向感。

琵琶的扫拂技巧，就是在演奏时，迅猛准确的使三条弦或四条弦同时发声，声音铿锵有力，如发一声。在乐曲中能够增强旋律的节奏性，常用于渲染强烈的气氛，将乐曲推向高潮。在双排键演奏中通过左右手快速上行或下行的琵音，模拟“拂”的效果，同时结合左右手铿锵有力的和弦，把琵琶的扫拂技巧栩栩如生的表现出来。手指下键时要快，时值要保持够，几个手指要同时下键，手腕略高些，指尖收紧，声音集中而整齐。

在完成正确的演奏方法后，为了能达到更逼真的效果，就要加入键盘控制功能，如演奏琵琶的基本音色时，在双排键电子琴上可用感情踏板上的滑音功能来完成各种滑音效果，还可用第二感情踏板来模仿琵琶的半音扫弦。用手指触键同时再融入键盘控制功能的配合，就能完美的表现出琵琶音色了。

（二）古筝音色的触键方法。古筝的声音明亮，变化丰富，音质有按音、滑音、泛音、颤音等，古筝的演奏技法很多，最具特色、最能体现古筝特性和神韵的主要技法之一是“刮奏”。在双排键电子琴演奏中，用快速的五声性经过句或音阶琵音的进行，来模仿古筝的具有感染力的刮奏音，有时甚至双手在黑键上刮奏出来达到古筝刮奏的效果。演奏时手指要贴键，掌关节支撑好，手架子基本稳定，第一关节要坚定，主动而敏感，双手演奏时，要特别注意两手的衔接十分自然流畅、紧密、不能在连接时出现断痕，这一串音要像古筝演奏时一样一扫而过，一挥而就。另外配合踏板的正确使用，以保证乐句的完整性。

三、吹管乐器的模拟方法

在我国民族吹管乐中，主要有箫、笛、唢呐等。箫是中国传统乐器中最具文人特征的吹奏乐。它音量小，音色偏暗，发音柔和圆润，连贯优美。而笛子音色具有甜美、轻快的意味，往往还有田园式，悠闲的风味。唢呐，俗称“喇叭”，是最具有乡土气息的民间乐器，发音高亢、嘹亮，适于表现热烈欢腾的气氛，常在民间的吹歌会，秧歌会以及婚丧嫁娶中使用。

（一）笛、箫音色的触键方法。在演奏笛、箫音色时，手指的触键位置应稍往里些，动作不宜过大，手指提前准备好，要注意它的连奏与吐奏，连奏法基本上与拉弦乐奏法相同，特别要注意的是吐奏，要求手指触键灵活轻巧，凡是谱面上标有的跳音记号，基本都用吐奏法来演奏，但不要奏的过短，笛、萧音色中吐音的奏法实际音响效果要比谱面上写的跳音长。

（二）唢呐音色的触键方法。要想奏出高亢、嘹亮的唢呐音色，就要求手指触键要有音头，音头奏的果断干脆利索，手指离键速度要快，由其在音符较多，速度较快的情况下，不仅要快速下键，还要快速离键，声音才能干净清晰，这就要求手指要积极主动并富有弹性，避免手腕紧张，动作要轻快敏捷。

四、结语

模拟方法研究蜂窝板清洗工艺 篇12

在日常工作中, 经常用到蜂窝板进行实验, 实验中蜂窝板会接触含有有用物料的溶液, 蜂窝结构会将溶液吸附, 很难排出, 须用水经过多次清洗才能洗净。此过程会形成较大体积的清洗液, 需要浓缩至一定体积方可保存, 处理难度很大。清洗过的蜂窝板中残留物料量难以确定, 蜂窝板不能重复使用, 提高了实验成本。

含有有用物料的溶液为无色透明状, 性质与水相似, 用水清洗后清洗效果难以判断和测定, 无法确定含物料溶液的残留量。文章采用模拟的方法有效解决了上述问题, 对清洗液体积、清洗次数、排液效果等清洗工艺进行了研究。

1 实验原理与方法

含有溶液的蜂窝板, 其清洗过程实质上是溶液的稀释与排出过程。由于固态硝酸钠极易溶于水, 溶解度很高, 溶解速度很快, 只要与水接触便可迅速溶解, 与溶液稀释的过程极为相似。因此, 文章用溶解固态硝酸钠的方法模拟研究溶液稀释效果。

上述方法的操作过程如下:首先使用分析纯硝酸钠固体配制近似饱和的硝酸钠溶液, 将干净的不锈钢蜂窝板称重后放入溶液中充分吸附, 取出后蜂窝板的小孔会充满硝酸钠溶液, 置于干燥箱内在100摄氏度条件下进行烘干, 水完全蒸干后即可得到粘满硝酸钠固体的蜂窝板。

由于硝酸钠呈白色, 使用此种方法制备的硝酸钠蜂窝板进行实验, 清洗效果一目了然, 没有明显白色固体残留时才能达到较好的清洗效果。使用此种方法可以通过称重法测定硝酸钠在蜂窝板上的残留量, 操作简单数据准确。

经过清洗的蜂窝板, 其小孔内仍会充满溶液, 不能有效排出, 这是影响清洗效果和增加清洗液体积的另一原因。文章采用立式旋转的清洗方式, 减小了单次清洗液的体积, 通过高速旋转产生的巨大离心力可以使溶液从小孔内有效排出, 减少清洗次数。

2 实验装置

文章采用滚筒洗衣机作为实验装置。由于原洗衣机内筒尺寸与蜂窝板尺寸不符, 重新设计加工了内筒, 新内筒安装后运动平稳, 蜂窝板可均匀摆放并固定于内筒内。通过各程序的空运转, 使用转速测速仪测定各程序转速, 总结出各程序的运动方式, 选择合适的程序进行实验。

通过空运转, 当洗衣机内进水量低于某固定值时, 无法正常运行各程序, 内筒按固定转速低速往复运动, 正好符合清洗时对于转速的低速要求。溶液排出效果实验使用洗衣机原有脱水程序, 可以实现不同转速下的排液效果实验。

3 实验结果与分析

首先进行了溶液排出效果实验, 充满水的蜂窝板经过洗衣机甩干后, 通过称重法测定蜂窝板内液体的滞留率, 每种转速进行实验5次取平均值, 表1是不同转速下的滞留率均值。

由表1可以看出, 旋转排液的效果非常好, 转速增加, 滞留率降低。当转速达到800rpm时, 滞留率已经很小, 通过两次清洗和排液后, 蜂窝板内溶液滞留率将达到0.734%的平方, 约为0.0054%, 此时蜂窝板内有用物料的残留极小, 蜂窝板可重复使用。形成的清洗液体积为单次清洗液体积的两倍, 得到有效控制。

清洗效果实验采用硝酸钠蜂窝板模拟方法进行, 变量为单次清洗液体积, 即使用不同体积的水对硝酸钠蜂窝板进行清洗, 每次实验15分钟, 清洗后采用1200rpm的甩干转速进行排液, 取出后观察清洗效果, 烘干后称重计算滞留率。图1是实验前后的蜂窝板照片, 左图是粘满白色硝酸钠固体的蜂窝板, 右图是清洗后的蜂窝板。

实验后称重得出硝酸钠滞留率随清洗液体积的变化规律见图2。可以将硝酸钠蜂窝板洗净的最小单次清洗液体积为5升, 使用4.5升或更小体积清洗时, 无法将蜂窝板洗净, 可以明显看到残留有白色固体, 滞留率数值也较高。

4结束语

文章利用硝酸钠溶解的模拟方法对清洗效果进行研究, 验证了此方法的优越性, 降低了清洗工作的操作量, 准确的测定了滞留率数据。确定了新的清洗工艺, 使用两次清洗, 在保证清洗效果的前提下, 极大的降低了清洗液体积和后续处理的难度, 清洗后的蜂窝板可以重复使用, 降低了实验成本。

参考文献

[1]夏清, 陈常贵.化工原理[M].天津:天津大学出版社, 2005.

[2]孙志娟.溶解度参数的发展及应用[J].橡胶工业, 2007.

[3]胡程耀, 黄培.固体溶解度测定方法的近期研究进展[J].药物分析, 2010.

[4]陈云生.干燥箱温度均匀度指标的一致性与稳定性[C].中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选, 2008.