本文關(guān)鍵詞：土壤水分運動數(shù)值模擬軟件集成開發(fā)與應(yīng)用

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【摘要】：土壤水分運動作為農(nóng)業(yè)水土方向的經(jīng)典工程問題,一直依賴于有限元求解軟件進行求解。SWMS作為非飽和土壤水分和鹽分運移模擬工具,其雖然具有較高的精度。但是,SWMS沒有實現(xiàn)前處理與后處理;同時,缺乏用戶友好的可視化界面。目前,開發(fā)功能齊全、界面友好、精度高、方便操作的軟件系統(tǒng)對土壤水分和鹽分運移規(guī)律的研究具有重要應(yīng)用價值。本文將Fortran程序設(shè)計語言與Matlab相結(jié)合對原始SWMS土壤水分運動模擬程序進行了集成開發(fā),并結(jié)合室內(nèi)試驗對軟件模擬效果進行驗證,得出以下研究成果:1)通過Matlab與Fortran混合編程集成開發(fā)了用戶友好界面的土壤水分運動數(shù)值模擬軟件,實現(xiàn)了計算區(qū)域圖形化顯示、網(wǎng)格自動剖分、節(jié)點控制長度自動計算、初始與邊界條件、模型參數(shù)的輸入,求解、計算結(jié)果可視化、濕潤鋒獲取、入滲參數(shù)擬合等功能。2)結(jié)合室內(nèi)試驗與已有文獻中的膜孔灌試驗驗證集成開發(fā)軟件模擬效果發(fā)現(xiàn),集成開發(fā)的土壤水分模擬軟件能夠較好地模擬均質(zhì)土壤畦灌、溝灌以及膜孔灌土壤水分入滲性能與水分分布情況。3)對于土壤物理性能差異較小,土壤初始水勢相等的夾砂層土壤溝灌,集成開發(fā)軟件能夠用來模擬其土壤水分入滲;同時,夾砂層土壤溝灌的模擬與室內(nèi)試驗測定的累積入滲量均表明,夾砂層的存在能夠起到一定的阻滲作用。本文集成開發(fā)的土壤水分運動數(shù)值模擬軟件可實現(xiàn)計算區(qū)域圖形化、網(wǎng)格自動剖分與數(shù)值解的后處理,解決了原始SWMS求解費時、易出錯、效率低的問題,為軟件的后續(xù)開發(fā)奠定基礎(chǔ),但對于初始土壤水分分布不均勻的土壤入滲以及土壤水分重分布問題還沒有實現(xiàn),需要進一步研究。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)值模擬 土壤水分運動 SWMS 混合編程
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP311.52;S152.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究進展11-15
• 1.2.1 土壤水分運動模擬方法的研究進展11-12
• 1.2.2 溝灌的研究進展12-13
• 1.2.3 層狀土壤水分運動研究進展13-15
• 1.3 存在問題15-16
• 第二章 研究內(nèi)容16-18
• 2.1 研究內(nèi)容16
• 2.2 集成開發(fā)所需語言與軟件16-17
• 2.3 軟件平臺選擇17-18
• 第三章 SWMS軟件集成開發(fā)18-33
• 3.1 軟件組成部分的功能需求與結(jié)構(gòu)分析18
• 3.1.1 集成開發(fā)的軟件功能需求分析18
• 3.1.2 集成開發(fā)的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析18
• 3.2 計算區(qū)域的Matlab圖形化方法與程序?qū)崿F(xiàn)18-22
• 3.3 網(wǎng)格的自動剖分方法和程序?qū)崿F(xiàn)22-26
• 3.3.1 網(wǎng)格剖分的基礎(chǔ)知識22-23
• 3.3.2 網(wǎng)格剖分的主要方法與程序?qū)崿F(xiàn)23-25
• 3.3.3 網(wǎng)格剖分方法對比與選擇25-26
• 3.4 節(jié)點與單元的分層以及節(jié)點控制長度的計算方法與程序?qū)崿F(xiàn)26-28
• 3.4.1 節(jié)點和單元的層屬特性的程序?qū)崿F(xiàn)26
• 3.4.2 邊界節(jié)點控制長度的計算26-28
• 3.5 Matlab調(diào)用Fortran的方法與程序?qū)崿F(xiàn)28-31
• 3.5.1 Matlab與Fortran混合編程三種方法28-29
• 3.5.2 三種方法比較29
• 3.5.3 采用調(diào)用MEX方法的Fortran與Matlab混編方法的具體實現(xiàn)過程29-31
• 3.6 求解結(jié)果后處理過程與程序?qū)崿F(xiàn)31-33
• 3.6.1 土壤含水率信息獲取31-32
• 3.6.2 濕潤鋒信息獲取32
• 3.6.3 入滲參數(shù)獲取32-33
• 第四章 軟件圖形界面實現(xiàn)33-40
• 4.1 多個GUI界面數(shù)據(jù)傳遞的方法33-34
• 4.2 方法對比與選擇34-35
• 4.3 圖形界面主要控件選擇與功能實現(xiàn)35
• 4.4 軟件圖形界面的功能35-37
• 4.5 軟件操作過程與運行效果37-40
• 第五章 集成軟件對溝灌土壤水分入滲的模擬與驗證40-48
• 5.1 均質(zhì)土壤溝灌水分入滲模擬與驗證40-45
• 5.1.1 均質(zhì)土壤溝灌水分入滲試驗設(shè)計40
• 5.1.2 均質(zhì)土壤溝灌水分入滲模型建立40-42
• 5.1.3 模型參數(shù)測定42
• 5.1.4 集成軟件對均質(zhì)土壤溝灌水分入滲模擬與驗證42-45
• 5.2 夾砂層土壤溝灌水分入滲45-48
• 5.2.1 集成軟件對夾砂層土壤溝灌水分入滲模擬45-46
• 5.2.2 室內(nèi)夾砂層土壤溝灌入滲試驗46-48
• 第六章 集成軟件對畦灌和膜孔灌土壤水分入滲的模擬與驗證48-53
• 6.1 均質(zhì)土壤畦灌水分入滲模擬與驗證48-49
• 6.1.1 土壤水分分布模擬與驗證48-49
• 6.1.2 累積入滲量模擬與驗證49
• 6.2 均質(zhì)土壤膜孔灌水分入滲模擬與模擬49-53
• 6.2.1 土壤含水率分布模擬與驗證49-51
• 6.2.2 累積入滲量模擬與驗證51-53
• 第七章 主要成果與進一步需要研究的問題53-54
• 7.1 主要成果53
• 7.2 進一步需要研究的問題53-54
• 參考文獻54-58
• 附錄58-59
• 致謝59-60
• 作者簡介60

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本文編號：1131602