计算机仿真技术基础

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计算机仿真技术基础范文第1篇

关键词：仿真技术；计算机电路基础；教学案例

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0146-02

1 《计算机电路基础》课程介绍

《计算机电路基础》课程是高职计算机应用技术专业的专业基础课，是一门理论与实践相结合的课程。对于高职学生来说，该门课程内容繁多，枯燥；再者，他们基础薄弱，自控能力差，学习方法不当等原因，导致课堂听课效率低，进而对该门课程产生反感。实践课堂上，由于没有很好的理论支持，对实践器材和实践内容不清楚、不了解，只是应付老师，互相抄写实践报告，使得该门课程教学效果差，成为教师和学生都很头疼的一门课程。

2 仿真技术的作用

上个世纪80年代开始，随着信息技术的快速发展，电子电路的分析与设计方法发生了重大变革，出现了电路仿真软件。通过这些软件，对电路进行仿真分析，不必构造具体的物理电路，也不必使用实际的测试仪器，就可以基本确定电路的工作性能。

本研究将该技术引入到《计算机电路基础》课程的课堂教学中，该技术起到如下作用：

2.1提高教学效果

通常《计算机电路基础》课程都是以板书为载体，教师讲授为主，学生记笔记，对电路分析主要基于手动计算，运算复杂枯、难懂，教学效果差。将计算机仿真技术引入到该课程的课堂教学中，可以使用多媒体教室，在课堂上直接演示电路的功能，使学生能够对知识有个直观的理解，能够使得复杂难懂的电路原理变成可以看到效果的电路仿真图及测量结果和波形图，提高理论知识的直观性和实用性，进而提高教学效果。

2.2节约实验器材

仿真实验相对于实物实验最大的优势就是节约资源，在电路仿真时，可以多次尝试多种参数的电路组合结果，可以节约时间，而且即使元件选择不当，也不会造成元件的损毁和浪费，这样就会在很大程度上节约了资源。对于缺少测量仪器或元器件的学院来说，仿真软件更是一种不错的选择，而且可以无地点和时间限制的免费使用。

2.3辅助学生学习

当教师将仿真技术应用于课堂教学时，学生在学会电路知识的同时也学会了仿真技术，并将这种技术自觉地应用于课后作业或复习。这样既培养了学生的动手能力，也培养了他们的创新能力。他们由原来的不愿意学习转变为主动学习，极大地激发了学习的积极性，并且养成了独立思考的能力和科学探索精神。

3 仿真技术在教学中的应用案例

当前比较流行的仿真技术有Multisim，Protel，Proteus等，其中Multisim有较强的模拟/数字电路的设计功能，它包含了电路原理图的绘制，电路硬件描述语言输入方式，各种电路检测需要的虚拟的仪器仪表，并且有很强的仿真分析能力；Protel主要用途在于电路原理图的输入和PCB板的设计；Proteus侧重于单片机的仿真。综上所述，本研究决定选用Multisim，以下是教学中的应用案例，这些案例中的电路图及仪器测量结果均使用Multisim10.0仿真软件进行设计和研究的。

3.1基尔霍夫定律的验证

基尔霍夫定律是分析与计算电路的基本定律，它由两个定律组成，分别是电流定律和电压定律。学生对这种单纯的理论学习，不能很好理解定律的内涵及作用，可通过使用仿真软件加强学生对定律的理解深度，另外也可以从视觉上刺激学生，激发学习兴趣，提高课堂教学效果。使用Multisim10.0设计基尔霍夫电压定律验证的仿真电路如图1所示，仿真结果万用表显示如图2所示。

图1 基尔霍夫电压定律仿真电路

图2 万用表仿真结果

3.2整流电路仿真

桥式整流电路利用四个二极管，两两对接。当输入正弦波的正半部分时，其中的两只管导通，得到正的输出；当输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。该电路的仿真电路图如图3所示，输入和输入信号波形图如图4所示。通过该仿真波形，可以从视觉上使学生明白桥式整流电路的作用，而且即使选择元件不当，也不会造成元件的浪费，可以多次尝试。

图3 桥式整流仿真电路

图4 桥式整流电路波形

3.3数码管显示电路仿真

数码管显示器常用来显示各种数字或符号，由于它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长的特点，因此使用非常广泛。数码管显示仿真电路图如图5所示。本仿真电路能够将十进制数经过74LS48译码，输出数码管字形码驱动数码管显示。该电路仿真能够加深学生对数码管显示原理的及74LS48译码器的功能的理解。

图5 数码管显示仿真电路

4 结束语

通过将仿真技术应用到《计算机电路基础》课程中，极大地活跃了课堂学习氛围，使得计算机电路理论不再复杂、枯燥，相反变得生动有趣，学生也由原来的被动学习转变为主动参与课堂教学，积极思考。此外更重要的是，由于仿真技术没有场地限制，也没有实验器材约束，学生可以在课堂外的时间里，自己使用仿真技术来探索、学习电路知识，培养了学生独立解决问题的能力和创新探索精神。

参考文献：

[1]劳志鸿.仿真技术改进电大工科课程教学方法之探讨[J].安徽广播电视大学学报，2010（2）：57-60.

[2]王琰.基于Multisim仿真软件优化《计算机电路》课堂教学[J].教育与人才，2012（8）：80-82.

[3]程思宁.虚拟仿真技术在电类实验教学中的应用与实践[J].实验技术与管理，2013（7）：94-97.

计算机仿真技术基础范文第2篇

关键词：项目教学法；计算机仿真；创新；实践

一、前言

研究生教学有其突出的特点，他们中多数人理论基础扎实，获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践，结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点，对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力，增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。

二、课程定位及课程特点

随着现代工业的发展，科学研究的深入与计算机软、硬件的发展，计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统，特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具，计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用，国内外众多学者认为，仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”，因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分，具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础，提高培养对象的整体素质，更好地适应社会对机械工程专业人才的需求，高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程，考虑专业应用需求并结合教学实践情况，课程目的是通过本课程的学习，要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论，基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具，以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面，基于仿真技术课程的内容方法较多，实践性强的特点；另一方面，授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点，如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践，以达到计算机仿真技术教学目标。

三、教学内容的设置和教学方法的选择

课程开设初期，由于只是机械电子工程专业方向的同学选修，所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加，以及选修学生所属专业方向的扩大，专业方向包括：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程（专业学位）等，基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科，紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点，并充分结合相关课程内容，必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元，将理论教学和实践教学有机融合在一起，强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性，突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此，为了满足各个专业方向学生的要求，使他们能够掌握一门工程分析技术，为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段，本人在讲授该门课程的过程中，逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。1.采取项目专题方式进行教学内容的讲授，调整授课内容，采用专题教学方法使课程主题内容分明，有利于将仿真方法讲深、讲透。2.扩展所授课程内容涵盖的范围，包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容，以满足各专业方向学生的需求。3.增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术，仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的不同研究方向，灵活设计若干个专题实验，使学生学以致用，培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。4.采用多个工程应用实例进行教学，从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等，使学生从生产实际认知的研究对象，提升到理论高度的学习，应用所学的各科理论知识和技术手段，进行数学建模、仿真建模的建立，并对模型求解以及特性进行分析，获得直观结果，提高学生学习兴趣，最终解决实际工程问题，培养学生解决工程实例问题的能力。5.结合学科前沿，进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后，为强化计算机仿真在实际工程的应用概念，在此基础上，以项目形式，开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。6.增加实验环节，培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台，扩充计算机仿真技术资料，提供最新的仿真案例，结合教学团队的科研课题，设计实验项目，培养研究生工程实际应用能力。

四、项目教学法的教学效果

基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践，满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求，教学方法和手段的完善，使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术，使学生掌握一门工程分析技术，为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课，工程硕士每年20人左右选课，课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生，发表与该课程相关的学术论文近20篇，撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。

五、结束语

计算机仿真技术基础范文第3篇

1、它是一门综合各类信息并作出处理判断的技术。什么是计算仿真技术？计算机仿真技术就是将现实环境中的声音、画面等三维场景元素通过专门设计的软件转化为二维元素，然后给人们一种极其逼真的视觉感受，几乎以假乱真，真假难辨。尽管起步较晚，但它的发展却相当迅速，已经叩开了各军用、高科技研究领域的大门，并逐渐走向生活，服务大众。消防事业最讲究的一个字就是“快”，每多快一秒，可能就会多救一条人命，多挽救千万财产，所以各种技术都愿意尝试为己用，因此计算机仿真技术与消防领域的结合水到渠成。

2、研究问题要看实质，研究技术更要看实质。科学研究一般避免真实场景，因为那样花费的成本太大，还有可能危及参与实验人员的生命安全。建立模拟场景，进行仿真实验，这个是科学研究的特性决定的，计算机得仿真技术于是应运而生。计算机仿真技术就是利用系统工程、控制工程等其他计算机功能技术，搜集相关数据资料，建立模型，以模型作为虚拟场景进行实验，观测可能发生的结果，对结果进行分析，得出结论、数据，进而指导实际工作。计算机仿真技术凭借其高仿真性，安全性，经济性，可重复性，全面性等诸多特点，迅速为消防科学领域所采用借鉴。

二、消防科学现状

消防科学因其应用领域的特殊性、敏感性，进而表现出复杂性。对这样的领域进行建设，是一个庞杂的工程。需要研究起火原因，火灾性质，周围的地理环境，火灾现场及周边的人群会有什么应激行为。这些繁杂的情况对消防技术提出了极高的要求，并直接促进其不断发展。人命关天，人们的财产不容有失，因此消防技术领域的研究一直处于活跃期，新的成果、技术不断问世，其中计算机仿真技术以其强大的功能特点和实际的应用价值，被广大专业人士所看好。

三、与消防科学领域的结合

1、计算机仿真技术在燃烧方面的应用。水火无情，火灾在人类历史上一直是个严肃而沉重的话题。在全国这个大区域里，每天每时，每分每秒都有人丧身火海，它夺去的不仅仅是个人的生命财产，还让遇难者的朋友亲属受到一辈子难以愈合的情感创伤。火灾具有不确定性，极强的危险性，所以不适宜采用真实模拟训练的方法，计算机仿真技术刚好可以弥补这方面的缺憾。利用计算机仿真技术模拟火灾现场，可以以较小的经济花费得出火灾在燃烧方面的特性。

2、消防人员的消防演练可借助计算机仿真技术来实施。如何提高，实践是检验真理的唯一标准，这就要求有大量的反复的实际训练。然而考虑到火灾的特殊性，实际训练难以真正实施，计算机仿真技术恰恰可以针对性的解决这个问题。消防人员应该具备哪些素质？第一，应急速度快，救火如救人，救人一命胜造七级浮屠。第二，具备专业的知识技能。第三，有集体荣誉感，能同他人默契的配合。第四，具备大局意识，从整体角度思量把损失降到最低点。计算机仿真技术，提供大量的模拟训练场景，在安全有保证的基础上，反复对消防人员进行锤炼，必将收到良好的效果，对处理真正的火灾事故帮助巨大。

3、消防器材会在计算机仿真技术的带动下不断创新。装备是否先进，是打赢战争的一个重要因素，武装到牙齿和装备落后之间的差距是不可相提并论的。消除火灾也是一场战争，相关器材是否齐全，质量是否过关，会在一定程度上决定胜负成败。计算机仿真技术在器材领域可以发挥哪些作用呢？（1）针对火灾特性协助设计质量过关、结构合理的消防器材。（2）模拟现场，让使用人员充分了解器材的特性。（3）可以对废弃或者落伍的器材进行分解改造，降低成本。如此必将带动消防器材的不断创新，更好的服务于灭火事业。

4、预防所花费的成本一般大大低于治理，所以找出火灾生成原因是关键。无论什么事情，都有一个发生、发展、成熟的过程，火灾也是如此，有一个有小变大的过程。如何把火灾隐患扼杀在萌芽阶段，是当前消防领域重点研究的项目。计算机仿真技术可以通过现场模拟，分析发生火灾地区的环境特性，比如逃生路线是否通畅，指示灯安装的数量及位置是否科学，出口是否合理，灭火器的摆放位置是否正确，喷淋系统的最大功效。这些方面的透彻研究，有助于疏散人群，降低财产损失。计算机仿真技术还具备反向推演的能力，系统的还原火灾在形成初、中、后各期发展的情况，为研究火灾特性，提供了理论基础。

计算机仿真技术基础范文第4篇

关键词：计算机实用技术；油田生产；虚拟环境；仿真系统

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9599　（2012）　18-0000-02

1 简析计算机虚拟现实技术

近几年来，计算机技术取得了不断的突破与发展，基于计算机实用技术也逐渐发展起来，为油田的生产与建设提供了又一项技术支持和保障。虚拟现实技术又被称为灵境技术，以沉浸性、交互性和构想性为基本特征的计算机高级人机界面。其最重要的两个特征是系统的软硬件环境交互性及沉浸感。它综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、多传感器技术等，来模拟人的视觉、听觉等感官系统，使人沉浸在计算机生成的虚拟环境里，通过语言、肢体语等方式进行实时交互，来创造一种适人化的多维信息空间。

虚拟现实技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及高分辨率显示技术等技术手段的结合生成了三维逼真的虚拟环境，用户需要通过特殊的交互设备就可以进入虚拟环境中。虚拟现实技术能够生成虚拟境界的图形工作站。近年来，虚拟现实技术已普遍应用于工业、建筑领域、教育培训。文化娱乐、能源生产等方面。根据目前虚拟现实的倾向特征，可将虚拟现实系统划分桌面级的虚拟现实、增强现实性的虚拟现实、投入的虚拟现实和网络分布式虚拟现实。虚拟现实技术的主要特征有：多感知性、浸没感、构想性。构成虚拟现实技术的关键技术有环境建模技术、立体声合成和立体显示技术、触觉反馈技术、交互技术和系统集成技术等。而一个完整的虚拟现实系统不仅包括虚拟环境，也包括以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器、以头盔显示器为核心的视觉系统、以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统、以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体的身体方位姿态跟踪设备和以味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等设备技术组成。

2 简析计算机实用技术的油田生产仿真系统的设计

计算机的仿真技术和仿真系统的内涵比较广，其应用的范围还有待扩大。而计算机实用技术的重要组成部分虚拟现实技术在工业、商业、科技开发、军事、教育、医疗等各个领域。接下来就以计算机虚拟现实技术在油田生产仿真系统设计中的应用为例，做以简要的分析，旨在了解计算机虚拟技术的相关知识和油田生产仿真系统的设计方案与原理，了解科技在实际生产中的作用与价值，掌握相关的科技服务于生产与建设，创造更多的社会财富，解决生产中能源供需矛盾，提高作业人员的实际操作水平和相关的素质与技能，保证生产的安全、顺利进行。

虚拟现实技术应用在油田生产中，对安全操作等培训工作起到了一定的作用。而设计并开发基于桌面系统的油田安全操作的仿真系统，有助于提高油田的生产效率和管理水平。虚拟现实技术通过建立逼真的虚拟环境，利用各种高档工作站、高性能图形加速卡和交互设备，通过声音、力与触觉等方式，并且有效地屏蔽周围现实环境，使参与者完全投入到虚拟世界中，用以提高作业人员的相关职业技能和实际的操作水平，积累相关的现场实践经验。

同时将基于虚拟现实技术上的仿真技术，在油田注水生产中也有较大的作用与价值，随着油田生产进入中、高含水期，注水量逐渐的增加，注水的能耗尤其是电能的消耗越来越严重，使得油田注水系统的运行及其复杂，井下压裂测试、钻关井、洗井问题及其注水装置设备的维护、管网的改造等问题仅依靠作业人员的传统经验是无法有效解决的，但若在油田注水生产过程使用仿真系统ISPPS的设计，以系统基本水力元件数学模型为基础，应用节点方程模型建立系统仿真模型，对现有的注水系统的运行状态及情况进行定性分析。通过利用仿真设计对现实系统的某层次的抽象属性进行系统设计与模仿，利用相关系统设计的模型进行试验与分析，得到可靠、准确的信息。油田生产借助计算机仿真技术系统设计模型、三维数字化系统及虚拟现实技术来构建能源安全作业虚拟仿真训练系统，为多人在线交互式训练提供了条件，通过封闭式的演示、指导操作、开放式自由操作等培训模式，有利于开发能源安全作业虚拟仿真训练系统，有效解决能源安全作业培训成本、安全和效率问题。在三维仿真信息化系统内可对设备管理、管线管理、安全应急等演练，构建作业区三维环境。

3 简析计算机仿真技术的现状和未来发展的方向

计算机仿真技术的发展与科技力量的推动作用是密不可分的。自上世纪70年代初开始，数字模拟混合计算机仿真得以发展，70年代末，普及和推广了各种类型的专用和通用计算机仿真技术，90年代对交互式仿真和虚拟仿真进行研究，并取得了一定的科研成效。之后，随着科技和系统过程的发展，计算机仿真技术已日趋成熟，扩展到生产与建设的各个领域，为经济的发展和社会生产建设提供了技术保证和科技支持。未来的计算机应用技术的油田生产仿真系统的设计还有很大的发展空间与发展潜力，明确其发展方向，有助于进行相关的科研和发挥在实际中的应用价值。随着计算机应用技术与网络技术的发展，未来的仿真技术将向仿真技术网络化与虚拟制造的方向发展，其发展潜力有待进一步开发与完善。

参考文献：

计算机仿真技术基础范文第5篇

计算机仿真技术是指利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。它具有高效、安全、受环境条件约束较少、可改变时间比例尺等优点，已成为分析、设计、运行、评价、培训系统的重要工具。水利工程是一项施工周期长，施工复杂的系统工程。它包含了工程主体施工、临时挡泄水工程施工以及水位变化和潮汐的影响等,水利工程的施工质量受自然原因和人为原因的双重影响，所以为保障工程的质量，在施工过程中必须对各种因素的不确定性和周密性予以严格的控制。传统的多采用设计蓝图对施工进行把握，然而二维图形不够直观,对施工的全过程很难从整体上加以把握。随着科学技术的不断发展完善，计算机仿真技术开始在水利工程施工领域加以运用。主要分析了计算机仿真技术在水利施工中的应用，希望对计算机仿真技术的应用有所帮助。

2计算机仿真技术的优点及实现过程

2.1计算机仿真技术的优点

第一，节省时间。计算机仿真技术以其智能化的手段可以对多种施工方案进行快速的比较，可以准确快速的选择出最优施工方案。通过施工方案的选择，可以就施工的不同阶段所做的准备工作加以分析研究，针对一些潜在的问题，可以提前采取措施加以规避。第二，成本低。计算机模拟是一种虚拟的模拟技术，不需要通过真实的原型试验只需要通过相关模拟软件的开发与应用便可以对就相关的数据得出结论，而且可以反复的进行试验，对不同的方案加以论证。与原型试验投入成本相比，计算机仿真技术软件开发与使用的费用要低得多。第三，可靠性高。与人工排块不同，计算机仿真技术的应用以系统模型的正确以及软件编制的正确性为前提,计算机施工仿真模拟通过软件进行模拟，减少了人工排块过程中因人为因素所造成的失误。第四，实用性强。计算机仿真技术的应用面比较广，一般情况模型只要是采用数学加以描述的，其系统的行为就可以通过运用计算机来模拟，并可以准确的把握系统未来的发展趋势,估计剩余使用寿命等,随着科技的不断发展，计算机仿真技术将被运用到更多的领域。

2.2计算机仿真技术的实现

计算机仿真技术是在数学理论的基础之上发展起来的一门试验科学。作为一项实用技术，并不能对客观具体事物进行直接处理，计算机模拟技术的应用需要以数学模型的建立才能作为能反映研究对象本质的关键技术。计算机仿真技术的实现是确定研究对象后，针对研究对象建立数学模型，并通过计算机对数学模型的仿真计算最终得到仿真结果的。第一步，建立模型。在进行仿真前要根据研究对象和研究目的的不同，抽象出一个确定的系统,并就系统的边界和约束条件加以限定，采用力学、数学和其它相关知识将抽象出来的系统用数学表达式描述出来，形成“数学建模”。系统的数学模型，在研究目的不同的情况下可以划分为：静态模型、动态模型、离散时间动态模型和混合时间动态模型。模型准确与否影响着仿真结果是否能反映实际。第二步，输入模型。模型的输入即是对上一步所建立的数学表达式结合软件不同特点输入为计算机能够处理的形式,这种形式所表现的内容,即是所谓的“仿真模型”。这个模型是进行计算机仿真的关键。当然实现这一过程,也可以自行开发一个新的软件。第三步，模型的仿真计算。所谓模型的仿真计算是指在计算机中载入上一步获得的仿真模型，在事先设计的实验方案内进行仿真计算。第四步，评估仿真结果。对一个系统的状况从整体上加以把握是仿真的目的所在。系统运行信息是仿真的结果，仿真的研究目的在于对所获取的信息进行分析进行评估和认识，并将仿真结果运用到施工实践当中。

3计算机仿真技术在水利施工中的应用实例

3.1工程概况

某大型水电站混凝土拱坝坝高178m,混凝土浇筑量可达485万m3,混凝土浇筑施工工艺复杂、施工难度高。如何有效、高质量、快速地组织大坝混凝土施工,合理安排浇筑顺序,对于整个工程的进度和质量都有至关重要的影响。为了直观反映该工程进度,借助于三维建模技术,对该工程施工过程进行仿真研究。

3.2三维建模

根据设计结果,提取混凝土拱坝的相关数据,首先用Auto-CAD工具建立三维网格模型,尽量真实地体现图形实体对象与仿真变量间的对应关系。利用系统实体CAD图形建模,目的是为了定义系统实体的形状、结构及其他相关信息。仿真的目的是观察大坝的浇筑施工状态随时间的动态变化,以便于及时掌握系统模型的基本特性,找出仿真系统的最佳设计参数,据此对真实大坝的设计结果进行改善或优化。可通过对数据库中工程各浇筑块数据的统计、计算,在已建的三维模型中描绘出各控制阶段的筑坝进度面貌,直观地再现大坝的概貌。

3.3施工过程模拟

模拟工作的主要思路就是安排各台缆机所负责的浇筑块的日程计划。在坝型,尺寸及分缝一定的情况下,在某个给定的机械配置方案条件下,可根据各种限制及约束条件,找到某种适宜的分块浇筑顺序和最紧凑的工期。因此,在模拟中采取在给定的浇筑方案和机械配置情况下,按照满足施工中各种约束限制条件的要求安排坝块的浇筑顺序,算出各坝块浇筑施工进程,从而计算出所需的大坝工期。如果改变浇筑方案,可进行类似的模拟和计算,从而得到各种不同浇筑方案的结果。然后通过综合比较,选出较优的方案。本文对4台缆机和三台缆机方案进行比较,实施仿真中考虑了以下约束条件:每一注块能否浇筑的时间约束、相邻注块的允许高差、相邻注块的拆模限制、缆机工作范围的限制、相邻缆机工作干扰限制、气温条件对浇筑的影响、突发事件对浇筑的影响限值和其他可能的约束限制等约束条件。如对于分坝段而且分仓浇筑的重力坝,在其下游仓快达到坝顶时,可能存在并峰问题,这时可能同一坝段的两个仓位在到达并峰高程后,要相互等待。或者对于混凝土拱坝,有的跨坝段孔洞需要安装钢衬,同样存在需要相互等待到达同一高程的问题等等。