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計算機模擬技術的應用范文1
關鍵詞：計算機；模擬技術；水資源；檢測；應用
中圖分類號：TP18
水資源的監測，其目的在于對水資源的水質以及水體進行監測，保證使用水以及庫存水的水體安全。此外，在一些蓄水機構中，對于水位的監測等都是非常必要的。因此，做好水資源監測，不僅需要對其水質以及水體進行了解，同時需要針對水位等信息進行實時的監測，從而保證安全。在實際的水資源監測中，人工監測已經無法滿足現代的需求。因此，引入計算機技術，作為水質監測中的主要技術。其中。計算機模擬技術是主流技術之一，在一定程度上實現了水體監測的主要工作，并為水資源監測實現了智能化與自動化。本文將重點分析計算機的模擬技術原理，并探討其在水資源監測中的應用。
1 計算機模擬技術的原理分析
計算機技術發展最為快速，并且在各個行業中也有著自身的應用標準。對于其他行業的發展，計算機技術實現了主要的推進作用，從而幫助其他領域與行業實現現代化。在諸多的計算機技術中，計算機模擬技術屬于計算機的高端技術，其中融合多項領域的技術進行有效結合，從而實現了對現實事物的模擬與仿真。本文中對于計算機模擬技術的應用，其在水資源的監測中也有比較突出的應用表現。那么，計算機模擬技術的技術原理是什么呢？
首先，計算機模擬技術屬于結合性技術，也就是并非是單方面的計算機技術。計算機模擬技術中，需要外接設備，對于外接事物或者需要研究的對象進行有效地輸入。外接設備一般都采用攝像設備，并且能夠擁有與計算機進行無縫對接的接口，從而保證將外界事物進行有效輸入。輸入設備輸入后，需要進行格式轉換。由于計算機能夠識別的是機器語言，因此需要將圖像數據進行轉化，其中包括機器數據語言等。轉換以后，通過計算機的模擬軟件，實現模擬的功能。此外，如果需要進行相應的預警或者是信號輸出，還要進行相應的信號發射應用開發，從而實現完善的模擬監測預警系統。
其次，計算機模擬技術的核心在于現實模擬。模擬技術在生產領域以及設計領域中應用的最為廣泛，其中包括如何進行水下監測以及現實還原等。模擬技術通常會依托于點距原理，其中將現實事物進行像素分解，如果采用制圖模式，可以通過對不同點距的數據進行修改，從而實現模擬的效果，實際上，計算機模擬技術并非只是通過輸入設備，將圖像或者是視頻進行相應的輸入，而是將這些原始數據輸入以后，通過模擬軟件，對點距的數據進行修改，從而模擬當外界條件發生變化以后出現的現象和結果做的預測的作用。
最后，計算機模擬技術是基于計算機軟件應用的技術之一，其可擴展性比較強。實際上，目前純粹的計算機技術是不存在的。一般目前的軟件應用開發，都會基于多項應用，從而采用多領域技術進行結合開發，從而實現某一特定功能。因此，在進行計算機模擬技術的原理分析的過程中，僅僅從計算機語言的角度分析是遠遠不夠的。計算機模擬技術一般采用面向對象程序設計語言進行編譯，然后需要數據分析應用功能和信息請求等不同的功能。這些功能的結合，實現計算機模擬技術的核心部分。通過這些組合部分的技術原理分析，從而實現完善的計算機模擬技術的邏輯架構。
2 水資源監測中計算機模擬技術的應用
通過對計算機模擬技術的分析，了解計算機模擬技術的原理與應用領域。而在水資源監測的應用中，采用了一整套的監測系統，包括對水資源水體和水質的質量監督，數據標準與預警信號的設計等。因此，作為基于計算機模擬技術的水資源監測系統的開發與應用十分重要。以下將對水資源監測系統中的計算機模擬技術應用進行分析。
2.1 水資源監測中對于檢測系統的計算機模擬技術應用；對于水資源的監測，其主要的目的在于如何實現對水資源的水質以及水體進行檢測，其中包括水質成分和水質污染狀況。目前，由于人類發展迅速，造成用水量巨大，導致了非常多的水資源短缺。因此，很多自然流水成為了目前主要的生活用水。生活用水的質量需要予以嚴格把關，并且需要進行實時的監測。因此，需要采用自動換遠程監測系統，才能夠保證能夠時刻了解生活用水的使用源頭。因此，計算機模擬技術開始應用于水質監測中，并且實現了較為不錯的效果。其中，將計算機模擬技術應用到水資源的監測中，其中主要是利用計算機模擬技術的數據預測與模擬仿真。在水資源監測的過程中，針對不同水質以及水體的監測內容是有區別的。為了能夠更好的對水資源的檢測效果進行第一時間的反饋，并且在預測的意外問題內的監測結果評估?？梢酝ㄟ^計算機模擬技術，將預測數據進行模擬輸入，通過模擬仿真軟件進行結果預測。這樣的方式可以再很大程度上完善監測系統的完善性。并且，可以最大限度的降低成本，無需真正進行實物監測，而通過模擬軟件即可以實現。
2.2 水資源的水位測量與計算機模擬技術應用分析；水位測量一般是水庫以及儲水設備中常用到的設備，水位測量是一種預警系統，通過對水位的測定，從而對自然水資源的一種保護。計算機模擬技術在水位監測中，可以做到正常的預警功能。其中，對于水位預測而言，計算機模擬技術的測試階段非常重要。需要進行前期的數據統計，將近幾年的水位數據進行研究分析，從而進行統計分析。計算機模擬技術可以通過模擬軟件的輸入數據端，將這些數據進行真實預測，從而得到一定的具有實際意義的結果。從這些水位測量結果中，可以通過年度的降水量以及需水量和用水量等三個因素，來對水資源儲水設備中的水位測量進行科學計算，從而保證計算機模擬技術應用的實際效用。
2.3 水資源水體預警與計算機模擬技術的應用解析；對于水體與水質的監測而言，是水資源檢測中最為重要的內容，也是計算機模擬技術應用最為實用的內容。水質的監測需要結合化學方法，通過計算機模擬軟件的仿真，將所謂的化學軟件對計算機中的水質數據進行監測，從而做到預警的目的。此外，針對計算機模擬技術進行的水體監測，主要是模擬水體中的主要物質，水質中包含的礦物質以及一些其他物質，是鑒定水資源的重要標準之一。為了能夠得到精確的數據，通過計算機模擬技術進行測試，是非常有必要的。
3 結語
節能環保是未來發展的主流方向，也逐步受到了人們的重視。環境資源是人類必須重視的話題，水資源的水體與水質安全，是關系人類生存與發展的根本因素。水資源的監測工作是必要的，而且是必須引起重視的。隨著科技的發展，越來越多的技術開始應用到水資源的監測工作中，其中以計算機模擬技術作為水資源監測的基礎技術標準。計算機模擬技術的應用，在水資源的監測應用中，采用了三維立體的模擬技術，將監測過程進行前期模擬，從而發現水資源監測中容易出現的問題，并且將模擬的結果進行理論分析，從而對水資源的水體水質有基本的認識，保證了水資源的良好狀況。
參考文獻：
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計算機模擬技術的應用范文2
[關鍵詞]計算機模擬 水利工程試驗教學 學習環境
一、引言
計算機模擬技術自出現以來，逐步滲透到工程、文化、醫學、娛樂等各個領域，它是“用高科技手段構造出來的一種人工環境”。它追求的是人機和諧，強調人在這一環境中進行自然的信息處理，因此自然得到了教育界的重視，尤其是對水利工程這門學科而言，將這一技術應用于試驗教學是有必要的。計算機模擬為教育教學開辟了新的思路，因為它大大擴展了學生的經驗范圍。模擬能讓學生去探索那些十分昂貴、十分危險、在時空上行不通或在現實中不可能達到的環境。將計算機模擬，尤其是虛擬現實引入課堂，可以讓學生參與那些以其他方式無法體驗的活動。計算機模擬還可以人工構造出因時間、環境、財力以及物理資源所限而無法出現的真實世界的模型，如水庫潰壩及潰壩后下游淹沒的場景等。水利工程學科教學中引入計算機模擬教學法，可以更直觀形象的表達出數學公式的物理含義，因此，借助于新的計算機模擬技術模擬河流洪水演進具有十分重要的意義。通過計算機建立數字模型，將空間地理分布及所具有的屬性進行數字化存儲，建立河流系統防洪信息數字管理模型，能夠快速、有效的對防洪信息進行管理，并可對不同頻率的洪水進行仿真模擬。以圖、表、或視頻的形式顯示出來，為水利工程學科試驗教學提供了很好的教學平臺。
二、計算機模擬水流系統基本原理
（一）河道水流水力學模擬原理
天然河道內水體的運動可以用圣維南方程來描述，它遵守水體的質量守恒和動量守恒。由質量守恒可以推導出連續性方程，是建立在水位變化率和契形或菱形渠道內水時變化的平衡關系上的[1]。由動量守恒可以推導出動力方程，是建立在慣性、擴散、重力和摩擦等相互作用的平衡關系上。其它如風或者說波動等的作風也可以考慮在內，但實際上因其作用甚微而不予考慮。
一般一維明渠非恒定流所采用的方程組為Q（流量），h（水位）為變量的圣維南方程組[2]，其基本形式為：
其中：A、Q、h分別為過水面積、流量、斷面水位（潮位），U代表斷面流速，Cs為謝才系數。
（二）洪水演進模擬技術
洪水演算即一定流量在不進行水位計算時沿著渠道行進時流量過程線形狀的變化。洪水演算一個重要的特征就是取水。在模型中這一對象可以作為一個流量邊界，或者可以放置于聯結或蓄滯洪區與洪水驗算節點之間。網型允許你為取水輸入一些規則來說明水體或水庫的運行。這些規則可以用一個定義在任意節點上的函數來描述取水或流量過程。將上下游之間的區域作為一個蓄水單元來揭示洪水演算的原理，因為相對于這個區域來說，入流過程線是知道的并且出流量是可以確定的。水流固有的連續性原理可以作為解決這一問題的基本方程，方程可用如下式子用示：
在一個時段內入流總量-同一時段內出流總量=蓄水量的變化量，用微分的形式可以表示如下[3]：
（3）
這里，dS/dt等于蓄水變化量相于時間的變化率，I是指入流量，O為出流量。為了便于計算通常以平均流量的函數來表示這個方程，也就是用式[4]：
（4）
式中，在時段Δt的始點和終點，并且它假設水文曲線在時間Δt內是直線變化的。值得一提的是選擇時間步長Δt時，必須要小心以便保證水文過程線的所有重要特征不受影響，特別是演算的時間周期必須要小于河道內洪水波的傳播時間。
三、計算機模擬模型設計
針對河網及明渠等的進行的水動力學模擬計算模型選擇InfoWorks RS來模擬。該模型提供了明渠、洪泛區、蓄滯洪區，以及水利工程等完整的水力計算模型，同時，還提供了基于事件和概念型兩種降雨徑流模型。提供了直觀的圖形用戶界面。通過InfoWorks RS，可以建立河網模型的網絡、事件、邏輯控制等河網模型所需要的各種要素模型界面如圖1，模擬功能結構如圖2。
四、模擬模型建立與模擬
InfoWorks RS所需基礎資料主要包括：幾何資料、恒定流資料、非恒定流資料，這些資料是InfoWorks RS進行洪水分析都必不可少的，其他資料僅對相應類型的分析才需要。
（1）幾何資料
包括建立河系的連接（圖示河系）、斷面數據、河段長度、能量損失系數（摩擦損失、收縮/擴散損失）、匯流點信息，以及水工建筑物資料（橋涵、溢洪道、堰）等。
（2）恒定流資料
包括：流態、邊界條件、峰流量信息。
①流態（緩流、混合流、急流）在用戶界面上指明，緩流曲線以臨界水深以上計算，急流曲線以臨界水深以下計算。如果流態從緩流過渡到急流，或從急流過渡到緩流，模型將按混合流模式計算。
②邊界條件是在河系終端（上游和下游）建立初始水面線所必需的，而初始水面線又是進行推算所必需的。對緩流而言，邊界條件僅用于河系下游端點；如推算急流，邊界條件僅用于河系上游端點；如推算混合流，邊界條件必須在河系所有終端設置。主要的邊界條件有：已知的水面高程、臨界水深、正常水深、率定曲線。
③流量信息用于斷面以便推算水面線，每一河段的流量數據從河系的上游往下游輸入。一旦在河段上游輸入了流量值，就認為該流量不變，直到另一流量值在該河段發生。河段內斷面的流速值可能發生變化，但是，在橋、涵或匯流點的中間，流速不變。
（3）非恒定流資料
包括：邊界條件（外部的和內部的）和初始條件。
①邊界條件必須在模擬河系的所有終端建立。河系上游端模擬所需的邊界條件有：流量曲線、水位曲線、流量～水位曲線。河系下游端所需的邊界條件有：率定曲線、正常水深（Manning方程）、水位曲線、流量曲線、流量～水位曲線。邊界條件也可在河系內部建立，用戶可以在內部斷面指明：后續入流曲線、均勻入流曲線、地下水過渡流量。
②初始條件（流量和水位）是河系節點進行模擬所必需的。初始條件有兩種不同的建立方式，常規的方式是：用戶在每一河段輸入流量資料，然后計算水面線高程。除此之外，還需定義指定蓄水面積上的初始水面線高程。
五、應用案例
（一）概況介紹
該案例是為同學們揭示一個水庫在遭遇超標準洪水時潰壩后對下游的淹沒范圍、淹沒時間及洪水水位，并參與制定防洪預案而設計的。案例結合某一水庫，該水庫庫容為6820萬m3，設計標準為百年一遇洪水。上游賈魯河干流長26.3km，河底坡降為1/300～1/400；水庫控制流域面積113km2，地處嵩山山前丘陵地帶，自然地勢由西南向東北傾斜，高程在海拔150～500m之間，地面坡度為1/300～1/400。水庫設計標準為百年一遇洪水，水庫校核標準為萬年一遇洪水（加20%安全保證值）。水庫設計壩頂高程為158.55m，現有高程158.60m。設計洪水位153.75m，校核洪水位158.60m。當水位超過158.60m時，庫區水面抬高，通過水庫自身調節能夠安全泄洪，但如果水位繼續抬高翻壩，有可能造成潰壩，對下游造成不可估量的災難。
（二）模型建立
輸入網絡數據、事件數據和邏輯數據后，加載內部和外部邊界，建立起的網絡如圖3：
（三）結果與分析
通過對校核標準下洪水下泄對下游的淹沒情況進行模擬，得出了各斷面最大流量時的各水力參數（如圖4），各控制斷面流量與流速度隨時間的變化圖（如圖5），各斷面水力要素隨時間的變化圖（如圖6）和下游水庫控制流域最大淹沒面積風險分析圖（如圖7）?？梢灾庇^的是同學們了解和學及模擬過程，參與制定防洪預案。
六、結語
運用現代科學技術帶給教育的不僅是手段與方法的變革，而且是包括教育觀念、教育模式在內的一場歷史性變革。
合理利用計算機虛擬技術能較好的實現實驗教學改革，有效地加強實驗教學手段的建設，解決教學場地和硬件資源的缺乏，擴展教學內容，激發學員學習興趣，提高學習效率和教學質量。鑒于計算機網絡技術發展的迅速，可結合計算機網絡技術資源的應用，更好地進行大學實驗教學改革。
1.項目基金：水利部“948”項目““實驗室改造先進技術和設備”（編號：CT200210）
[參考文獻]
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[3]鄭邦民，槐文信，齊鄂榮.洪水水力學[M].武漢：湖北科學技術出版社，2000.
計算機模擬技術的應用范文3
【關鍵詞】計算機模擬；計算機技術；優缺點；應用
中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1006-0278（2012）06-128-01
隨著現代信息技術的發展，我們在日常工作、生活中看見計算機模擬技術應用的身影。在科學和工業技術生產領域，因環境原因，不能進行完全體實驗，因為部分試驗其試驗過程復雜、危險因素多、成本較高。正是該因素的存在，導致在現實環境中無法進行有效的科學試驗，此時，避開現實空間，走進虛擬環境，用計算機虛擬環境模擬現實環境進行科學實驗成為了必然選擇，模擬抽象如圖1所示。計算機模擬技術在不同領域廣泛應用，但是事物總是存在雙面性，在其方便、高效、快捷、靈活多變的優勢下也存在著諸多不足之處，本文就此展開討論。
圖 1抽象模擬流程
一、計算機模擬應用
當前，隨著計算機模擬技術的發展，其應用范圍在生產、科研中得到廣泛推廣，如航天航空科學、工業部門、科學研究、軍事領域、教育、工程技術等領域。
（一）計算機模擬技術在教育領域的應用
近年來，計算機模擬技術已經應用到教育領域。初始階段，其靈活多變的優勢已被廣大教育同仁所認可，目前美國的一些大學開始進行計算機模擬教學。如通過模擬宇宙飛船，學生們可以對銀河系進行訪問；化學學科的學生可以實現隨意用兩種物質發生化學反應的模擬；安全課上，學生可以身臨其近，將所學的安全知識運用到實踐中，確保自身的安全等等。計算機模擬在教育界的應用，提高了學生的實踐能力和靈活運用知識的能力，促進了教育事業的快速發展。
（二）計算機模擬技術在工程中的應用
計算機模擬技術在我國工程技術方面的應用已經達到一個成熟的境界。如長江三峽截流，計算機模擬技術為長江三峽截流成功起到了舉足輕重的作用。在截流前期，科學家們采用計算機模擬的方式將三峽截流的相關數據和資料輸入到計算機中，采用模擬試驗進行截流模擬，為長江三峽截流的實際成功奠定了良好的基礎。不僅如此，在后期，三峽工程的專家們仍然采用計算機模擬的方式對三峽工程將帶來的社會效益、經濟效益進行了模擬，通過計算機模擬在這方面取得了可靠地資料，為三峽工程決策提供了重要依據。
黃河小浪底工程、萬家寨引黃工程等，這些工程也都采用了計算機模擬技術，為其實際工程的運營提供了良好的數據依據。除此之外，在建筑業中，采用計算機模擬技術及時發現工程中的問題，對其進行及時修改，以免造成嚴重后果，大大降低了修改成本，同時也推動了建筑業的信息化發展。
二、計算機模擬優缺點
（一）計算機模擬優點
計算機模擬技術的優點在于其具有反復模擬功能，其很容易改變系統的結構和系數。在解決一些實際問題時，用分析方法建模的形式來處理一些帶隨機因素的復雜系統，此時需要作很多簡化假設，這可能與實際問題有相當大的差距，最終導致無法應用所得到的答案。這時，計算機模擬將成為解決這一問題的有效方法。
計算機模擬具有較強的靈活性和任意性，其不受時間、空間、條件的限制，這一優勢使其成為一個解決實際問題的一個強大的工具。
計算機模擬只需從實際數據出發來模仿描述系統，逐步求精，準確地將系統反映出來，此時根本不需要對變動機理進行深究。
計算機模擬可以建立更高層次的模型，進行智能化模型處理，為決策提供數據支持。
（二）計算機模擬缺點
計算機模擬缺乏統一可信的測量尺度。主要是由于模型都是由建模者建立的，其與這些建模者的水平有很大關系。另外，建模者在觀測的過程中很容易被自身預先設計大的結果所影響，導致結果主觀性較強，因此導致模擬的結果不能被大眾所認可。建模者本身的能力是有限的，要想超越系統、超越自身是非常困難的。這也是計算機模擬的弊端。
三、結束語
總之，計算機模擬是利用計算機對系統進行試驗，使系統性效益達到最優，進而實現經濟、社會效益雙贏的目的。當然計算機模擬為我們工作生活提供了較大的便利，但是其自身缺點還是不可忽視，需在今后的工作中不斷完善，使其能夠發揮最大的優勢，為社會做更大的貢獻。
參考文獻：
計算機模擬技術的應用范文4
【論文摘要】從裝甲裝備維修模擬化訓練的主要手段、模擬化訓練的時空和模擬化訓練的主要方式三個方面，認真研究了未來裝甲裝備模擬化訓練的發展趨勢，探索了訓練手段和方式的轉變；詳細分析了實物模擬向計算機模擬仿真、同地向異地、實物模擬技術向虛擬現實技術轉變的過程與特點。
隨著計算機信息技術迅速發展，仿真技術、網絡技術以及虛擬現實技術在部隊裝甲裝備維修和作業訓練中得到廣泛應用在此基礎上產生的模擬訓練方式，以其特有的科學性、經濟陛對抗性、真實性、嚴密性、交互性、實時性、可控性和再現性等諸多優點，從而受到院校和部隊的高度重視。認真研究未來裝甲裝備模擬訓練的發展趨勢，探索訓練手段和訓練方式的轉變，對于指導院校教學改革和部隊訓練改革具有非常重要的意義。
1 模擬訓練的主要手段由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變
1．1 當前實物模擬訓練存在的局限
培養裝甲裝備維修技術人才 ，加強動手能力的訓練是一個重要方面，但采用什么樣的訓練手段 ，對提高訓練質量至關重要。目前的模擬訓練，主要是通過模擬真實的裝甲裝備各組成系統如底盤、火控系統、通信系統等來培養學員的作業和維修操作技能，技術上師徒相傳，受場地、師資、實車、實物等條件的制約，訓練周期長，教學難度大。裝甲裝備作業和維修訓練是一種師生雙向溝通的教學過程，無論教與學哪方面存在問題，其教學效果都要受一定影響。因此，以實物模擬為主要手段的模擬訓練，有很大的局限性。
1．2 計算機模擬仿真系統的優勢
隨著多媒體技術的發展，計算機模擬仿真技術日益成熟，計算機模擬仿真系統中的裝甲車輛和零配件，采用三維動畫制作，圖像的仿真程度和實物實景相差無幾，它可以通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式對學員的感官進行綜合刺激，其效果是單靠實車、實物訓練所無法比擬的。學員可以通過鍵盤、鼠標或操作桿，在計算機操作平臺上進行拆裝練習、維護保養 、排除故障，利用模擬操作臺，在模擬戰爭環境中進行作業、搶修。模擬仿真系統還可以實現信息共享、人機交互和及時反饋，根據學員的具體情況，自行安排難度適中的訓練內容 ，實現因材施教。計算機模擬仿真系統與真實裝甲裝備相比具有體積小、造價低、功能全等特點，硬件一次性投資以后，軟件更新換代快，便于很快普及。因此，裝甲裝備維修訓練由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變是一種必然趨勢。
2 模擬訓練的時空由同地向異地網絡化發展
過去的實物模擬訓練局限在二間教室、一個車間或一個車場，參加學習的人數受到場地、師資、設備等條件的限制，教學效果很難保證。隨著計算機及通信技術的發展，計算機網絡技術的普及，模擬仿真訓練將會開辟出一片新天地 ，可實現校內聯網、院校和部隊聯網。
2．1 校內聯網
學員在不同的教室，可以同時運用模擬仿真系統進行操作訓練，打破 了場地設備等因素的限制，同時展開相同科 目的多個專業的教學。校內不同地點的模擬器(如多種車型的武器系統、火控系統、底盤、通信系統)互聯 ，學員還可以按照戰術想定進行編組作業。
2．2 院校和部隊聯網
院校的模擬仿真系統還可以同全軍各訓練機構的訓練模擬仿真系統異地互聯，實現遠程技術教育、數據共享，為裝甲裝備維修專業的函授教育提供了強有力的技術支持。
3 模擬訓練的主要形式由實物模擬向虛擬現實技術轉變
近幾年來 ，虛擬現實技術成為一項十分熱門的技術，越來越多的人員投身到這個研究領域，致力于虛擬現實技術研究、開發及應用推廣。虛假現實技術、理論分析和科學實驗已成為人類探索客觀世界規律的三大手段。虛擬現實技術帶來的變化從以前的“以計算機為中心”變為“人是信息技術的主體”：由過去人機之間枯燥、被動的方式變成了人通過手和聲音等自然的交互方式與機器交流，人機融為一體。據權威人士斷言，虛擬現實技術將是 21世紀信息技術的代表 ，由此可見其重要性。目前，一些發達國家已開始將其應用于軍事訓練模擬。利用虛擬現實技術進行裝甲裝備維修技術訓練，受訓者不是被動地觀察計算機中的模擬圖像，而是居于一個虛擬的十分逼真的三維世界，在視覺、聲覺、觸覺等感覺的作用下，尤如身臨其境的全身心地投入到“真實”的訓練中。又因虛擬現實技術與真實的技術訓練相比，沒有多大差別，同時還具有交互性、可重復性和訓練超前陛等特點，從而使教學效果更好。在未來的十幾年內，類似的模擬訓練系統，必將大批量生產和廣泛普及。
信息技術和計算機的突飛猛進，必將帶來訓練觀念、訓練方式、訓練手段的變革。運用計算機模擬仿真系統進行裝甲裝備的作業和維修訓練，雖不能完全取代真車實件，但這種方式，有利于提高訓練質量和效率，具有無限廣闊的發展前景。
參考文獻
計算機模擬技術的應用范文5
現如今環境污染問題逐漸嚴重，能源也面臨短缺的危機，太陽能發電逐漸受到各國的關注和重視，提高太陽能等清潔能源的使用效果，減少環境污染。文章就計算機模擬技術在太陽能光伏發電中的應用情況進行分析和研究。
關鍵詞：
計算機模擬技術；太陽能；光伏發電；應用
太陽能光伏發電是使用太陽能電池對太陽光輻射能進行有效的吸收，并將其轉變為電能的一種發電方式?？茖W的開發利用太陽能這種清潔可再生的能源，能夠使得能源短缺的問題得到有效的解決，使環境得到有效的保護。
1太陽能光伏發電概述分析
1.1太陽能光伏發電
太陽能光伏發電說的是通過半導體界面的光生伏特效應，使得光能轉變為電能的技術。[1]太陽能光伏發電的關鍵性元件使太陽能電池，將太陽能電池串聯起來然后密封保護起來，從而構成面積比較大的太陽能電池組件，加之功率控制器等的配合，形成光伏發電系統。太陽能是清潔性的、無污染、綠色能源，能夠使得火力發電產生的空氣污染物排放得到有效的解決。
1.2太陽能光伏發電的發展
19世紀40年代，太陽能發電方式就已經出現了，20世紀50年代出現了光伏電池，到了70年代，太陽能發電技術已經得到了廣泛地應用。在美國、日本等發達國家太陽能發電技術有效的應用，在國家政策的支持下實現良好的發展。當前我國也對新能源的應用逐漸重視起來，太陽能光伏發電等一些產業也達到了國際的先進水平。
1.3太陽能光伏發電的特點分析
太陽能是一種可再生的能源，太陽能的覆蓋范圍是十分廣泛的，并且儲存著巨大的能量。利用太陽能的方式是比較簡單的，不需要進行采掘，可以直接對輻射進行收集。利用太陽能生產不會出現多余的污染，這是一種新型的、綠色環保的能源，太陽能也比較溫和、安全，不會出現工業事故。我國中西部地區陽光輻射量比較大，可以通過太陽能發展光伏發電產業。
2計算機模擬技術與太陽能光伏發電
2.1計算機模擬技術
當前的科學研究中，計算機模擬技術是比較常見的，通過計算機模擬對于科學試驗而言是極為重要的。計算機模擬就是利用計算機對真實的事物進行模擬，通過模型對真實的系統進行模擬，實驗系統中的內部結構、功能、行為等內容，利用實驗使得系統能夠實現良好的性能，實現良好的經濟以及社會效益。60年代開始研究計算機模擬方面的內容，最開始研究的內容主要涉及軍事、國防等方面，比如航空航天、核試驗等，以及自動控制等內容。計算機應用逐漸廣泛，涉及的面積比較大，當前在自然科學、社會科學等領域中得到了廣泛的應用。
2.2計算機模擬技術與太陽能光伏發電
使用計算機模擬技術，數學建模各種對太陽能光伏發電情況的因素，從而獲得太陽能輻射強度、積累的輻射量、特性曲線等對應的電流、電壓、輸出功率、發電效率等。[2]通過這些內容能夠獲得太陽能實時輻射的強度、對應曲線，光伏發電的發電功率曲線、電流、電壓曲線等，建模之后科學的評價太陽能光伏發電系統，使得系統得以優化。
3建模太陽能光伏發電系統
3.1建立太陽能光伏發電系統的數學模型
在利用太陽能輻射時，會受到很多外部因素的影響和干擾，涉及大氣層的性質、入射角、透明程度、輻射維度高低、土壤反射率等，[3]科學的考慮各種對數學函數關系產生影響的因素，結合多種因素建設數學模型，確立函數表達式，使得計算機模擬太陽能光伏發電系統的數學模型建立更加科學，保證計算過程更加順利。輻射到地球表面的太陽能分為兩個部分，一些直接被大地所接受，另一部分輻射出現了分散。需要綜合考慮影響輻射的干擾因素以及太陽能輻射種類，建立計算機模擬太陽能光伏發電數學模型。建立了數學模型之后，再研究太陽能光伏發電時就能夠進行函數表達，使得研究的過程更加簡單、直觀，也為計算機模擬太陽能光伏發電奠定了程序基礎，使得數學模型更加精準，為計算機模擬實驗提供基礎，使得研究人員能夠對相關的內容進行科學、直觀的分析與研究。
3.2光伏電池板的數學模型
光伏電池等值電路模型有三種，一是簡單的模型，不需要對光伏電池內部的電阻進行分析，這種模型在光伏電池理論以及復雜的光伏發電系統中應用極為廣泛。二是只將光伏電池并聯電阻的影響進行考慮的模型，這種模型有著很高的精準性，在實際中并不常應用。三是比較精準的模型，需要將并聯和串聯電阻都考慮到其中。
3.3建立其他數學模型
在研究過程中，太陽能電池板是比較重要的元件，所以需要對太陽能電板的特性進行分析研究，形成太陽能電板功率數學模型，使得研究更加科學。此外也需要建立蓄電池的數學模型，形成直流-交流逆變器的函數表達式。建立數學模型之后，聯立之前建立的光伏電池數學模型、太陽能輻射數學模型，形成統籌的數學模型，[4]將其錄入到計算機中，形成相應的函數庫，技術人員整合編寫，對計算機模擬太陽能光伏發電進行研究。
3.4對太陽能光伏發電系統進行模擬
將很多個太陽能光伏電池板組合起來，形成太陽能電池板。能夠使太陽能輻射接收面積得以擴大，獲得更多的太陽能輻射能。將接收到的太陽能轉變為電能，生成直流電，經過接線盒達到控制器，另一部分進入到直流———變流逆變器中，進而轉變為交流電。升壓降壓處理交流電，為用電一端提供使用。多余的電流可以在蓄電池內進行儲存，以便下次使用。
3.5計算機模擬技術在太陽能光伏發電應用的結論
建模太陽能光伏發電系統，通過軟件平臺，對太陽能光伏發電系統的發電情況進行動態化的模擬，能夠依據太陽輻射強度變化了解太陽能電池的輸出特性。輻射強度增加，光照對電流的影響比較大，但是電壓影響比較小。建立太陽能光伏發電系統的功率模型，能夠確定系統運行的最佳電壓與電流，使得輸出功率更大。
4結束語
總而言之，現如今新能源逐漸受到關注和重視，太陽能光伏發電逐漸成為風力發電之后的又一種新能源發電方法，太陽能發電被廣泛地應用與推廣。通過計算機軟件仿真建模太陽能光伏發電系統，科學的設計太陽能光伏發電系統，這起到積極的促進作用。對系統科學的認識，保證判斷的科學合理，挑選作為合適的方案，盡量減少付出，從而獲得最大的經濟效益。
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計算機模擬技術的應用范文6
關鍵詞：計算機模擬系統；腔內泌尿外科；臨床教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）29-0248-02
醫學教學的核心是掌握實踐技能，醫學教學過程中必要的示教和觀摩雖有利于學生快速掌握理論和實踐知識，但真正掌握臨床操作技能，則需要一個漫長的實踐過程。泌尿外科臨床學習過程和其他外科專業一樣，都是醫學生在學校基礎醫學理論后，要將前期學到的書本知識用于理解并解決各種有關本專業臨床問題。但是由于醫學科學技術及相關手術器械的?？菩缘目焖侔l展，導致泌尿外科的臨床學習又不同于其他外科專業。由于泌尿外科所涉及的器官大多通過尿道與外界相通，所以腔、內鏡技術尤其普遍。傳統的4人同臺手術的現象很少，所以學生普遍抱怨親自動手的實踐機會越來越少。為了解決這一矛盾，從事泌尿外科臨床教學的教師除了要有過硬的專業知識、豐富的臨床經驗，還要在教學過程中善于發現問題，采取適合本專業特點的教學方法，培養他們良好的臨床學習思維習慣及處理臨床問題的能力。然而，隨著國家醫療體制改革的推進，日益惡化的醫療環境及患者自我保護意識的不斷增強，使得越來越多的指導老師不能和/或不敢放手讓學生操作，因此學生的動手機會越來越少。這一矛盾在如今醫療教學中日益突出。模仿并重現臨床操作環境的模擬系統成為了解決這一矛盾的有效方法，值得重視。
一、腔內泌尿外科的特點
由于泌尿外科涉及的器官大多通過尿道與外界相通，借助醫療器械的不斷進步，使腔內泌尿外科快速發展起來。手術醫生通過尿道或經皮穿刺將專用器械放入泌尿器官空腔內或器官外進行手術操作，目前已從最初的僅可用于觀察的膀胱鏡發展到輸尿管鏡、經皮腎鏡及腹腔鏡（包括后腹腔鏡、單孔腹腔鏡）等，近年更是出現了機器人手術操作系統。隨著科學技術的發展，已逐漸取代了大多數傳統的泌尿外科開放性手術。與傳統的開放手術相比，腔內泌尿外科手術具有創傷小、恢復快等特點，還可以進入傳統開放手術視野難以暴露的區域如前列腺和腎上腺區域。典型的例子有傳統的恥骨上前列腺摘除術，目前已基本被經尿道前列腺電切術所取代，使得患者的創傷大大減小，出血量少，住院時間短，且無傷口，已然成為治療前列腺增生癥的標準。腔內泌尿外科所需相應設備主要包括各類窺鏡（如膀胱鏡、輸尿管鏡、精囊鏡、經皮腎鏡）、光源、攝像機、監視器、視頻記錄裝置及手術器械組成。手術或檢查時是將窺鏡置人目標體腔后，利用冷光源進行照明，攝像機采集視頻圖像，并實時展現在監視器。后者可同步利用視頻記錄裝置進行資料貯存，必要時重新播放。
二、腔內泌尿外科教學的困境
首先，傳統單純的講授方法在腔內泌尿外科教學中存在一定的抽象性和局限性，通常學生無法理解，需要結合實踐來進行講授。但實際臨床中，腔內泌尿外科一般1～2人即可完成，且助手直接參與過程較少，因此對學生而言，動手機會極少，多次旁觀必然導致興趣降低。其次，腔內泌尿外科也存在一定的手術風險，使得老師也極少放手學生實踐。最后，即使學生在僅有的實踐過程中，也多由老師手把手指導，使得學生無法充分暴露自身不足。但是，由于腔內泌尿外科所有操作過程都在顯示器中顯示，使得計算機模擬成為了可能。因此計算機模擬技術在腔內泌尿外科運用相對廣泛。
三、計算機模擬系統特點
計算機模擬系統是借助于計算機技術及硬件設備產生三維空間，構建內鏡操作的虛擬環境，讓各位學生在各種接近臨床實際操作環境下訓練，操作感覺更真實，學習效果更佳。其可模擬腔內泌尿外科中的輸尿管鏡檢查術，前列腺電切術，腹腔鏡技術，經皮腎鏡術等。其主要特點是能夠真實再現整個手術過程，讓學生身臨其境，從而規范操作，提高操作能力。
四、計算機模擬系統在腔內泌尿外科教學中的優勢
1.教學的靈活。用模擬系統進行教學最明顯的優點是可以完全按照事前設定的教學進度表安排教學。亦可靈活安排教學實踐時間和實踐人員。計算機模擬系統可以通過反復刺激學生的視覺，有利學生對抽象事物的理解和記憶，從而提高他們掌握知識和技能的興趣，最終將課堂教學提高了一個層次。
2.教學真實、可重復性。計算機模擬系統通過模擬典型的臨床病例和手術環境，學生經過不斷重復訓練，可有效提高認知好操作技能。
3.避免不必要的風險。計算機模擬系統不以真人作為實踐對象，這就大大降低了醫療風險，同時也減少了患者的擔心。在模擬系統操作過程中，若出現重大失誤時，計算機能夠報警提示，使操作者及時做出糾正，反復訓練后，失誤將逐漸減少至無。且計算機有一定的考核評分標準，通過考核的學生進入臨床正式實踐時，將能最大程度的減少失誤，使患者安全得到保障。
4.過程的可控性。計算機模擬系統可以隨時在操作過程中添加一些臨床問題或緊急情況，如出血，穿孔等，來考驗學生應變能力。在操作過程中老師可以根據需要插入針對性講解和引導學生自由討論，還可以中斷教學過程進行重點講解臨床上容易發生錯誤及并發癥的節點。
5.增進教學效果。手術操作往往是外科實習學員最感興趣的內容，因此模擬系統可以激發學生的興趣，從而有利于教學的參與。同時模擬系統可以詳細地記錄學生每種操作中，操作時間、操作時對組織的損傷及出血量、器械在腹腔內的使用狀況等，這樣，學員可以發現自己在操作中的薄弱面，發現問題、進行針對性練習。老師根據學生的不同表現制定個體化的教學方案。利用模擬設備，在“真實”的環境中讓學生進行“操作”，爭取平滑過渡到臨床，取得了良好的效果。
五、計算機模擬系統的實際應用
經尿道前列腺電切術是計算機模擬系統在腔內泌尿外科應用最為廣泛的手術，并取得了良好的效果。其真實模擬前列腺增生患者的手術過程，顯示器可顯示患者前列腺，膀胱，尿道，由學員進行前列腺電切，計算機記錄出血量，切除比例，完成時間，有無切穿包膜等，并打分，從而考核學員是否掌握該技術。該模擬系統使得學員操作更規范、更專業、更熟練。其他如輸尿管鏡，經皮腎鏡及腹腔鏡模擬系統也逐漸得到了開展。
六、計算機模擬系統的局限性
盡管泌尿外科的腔內操作的臨床特點使得計算機模擬系統在臨床教學中有著無可比擬的優點，但計算機模擬系統畢竟是一種“模擬”，其諸多優點，就是通過模擬訓練是找到一種“感覺”，并不可以完全替代真正的臨床操作，并要告誡學生，臨床上不允許也不能“試錯”?？傊?，從事泌尿外科臨床教學的老師一定要適應腔內泌尿外科技術的發展需要，要及時和充分準備應對科技發展帶給泌尿外科的臨床教學帶來的新挑戰。計算機模擬系統為一些臨床技能的訓練提供了一種新的教學思路和途徑，既保證了患者的安全，又提高了學生實踐能力，最終提升教學了質量。我們要在正確認識泌尿外科臨床實踐特點的基礎上，充分發揮模擬系統的優勢，從而提高教學質量的目的。
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