雨雪天气的计算机仿真-电子信息工程本科毕业论文.docx

本科毕业论文（设计、创作）
题目： 雨雪天气的计算机仿真
学生姓名： XX 学号： XXX
所在院系：信息与通信技术专业:电子信息工程
入学时间：2010 年 9 月
导师姓名：XX//XX职称/学位:副擞授/硕±〃谢币/硕±
的能力，可以直观的了解这些场景中各个元素之间的关系 及其基本属性。例如常见的雨雪天气，但是雪花的微观形象大多数人 都不甚了解，故若能用计算机仿真技术很好的实现雨雪天气的实时模 拟，就可以让更多的人了解雪花的本质，也有助于对雨雪天气的实时 反馈，提前做出对策，防止一些自然灾害造成的损失。例如要战争中 的一场战役，就要考虑天气和气象的影响，下雨、下大雨、下大雪、 刮大风等不同的气象条件下，作战方案和兵力部署都是不一样的，这 在站前的计算机仿真中都要充分考虑到，要把气象条件加到仿真系统 中去。
同时雨雪天气比较复杂，每个时刻都在变化着，常常受到来自其 他因素的影响，要能够进行实时的模拟确实不易。
2计算机仿真方法
计算机仿真方法就是通过仿真模型模拟实际系统的运动来找到一 种规律的一种研究方法。著名的“阿波罗”登月就运用到了计算机仿 真，包括混合计算机、月球环境仿真器、驾驶舱、宇航员的视角系统 等等⑴0
首先我们需要建立系统模型，系统模型通常是通过一些数学逻辑 方程来反映系统的本质，在建立系统模型的过程中，我们一般需要忽 略次要的因素的影响，故系统模型只是一种简化的模型⑵。如我们的 GPS系统⑶，是仿真系统的一个典型的例子。
同样的对于某些离散的系统我们就需要用到数字计算机仿真方 法，其运算对象都是二进制数码因而能反映出离散的形式。面对这种 方法我们要求对连续的数学运算转换为离散的数值计算［4'51 0
针对于雪花的模拟很早就有人做过了，用一种简单的几何方法来 模拟雪花，其方法随机性给雪花的形态也就多种多样。从雪花的建模 到运动，直至最后的沉积，依据的是时间和空间上的关系⑹。
第2章计算机仿真的概念及重要性
1计算机仿真的概念
计算机仿真又称为计算机模拟或计算机实验。计算机仿真就是建 立系统模型的仿真模型进而在计算机上进行系统模型实验的过程。计 算机仿真技术经历了模拟计算机仿真、混合计算机仿真、专用数字计 算机仿真和通用数字计算机仿真等阶段，目前已步入高性能计算机仿 真阶段。计算机仿真作为分析和研究一些复杂系统的一种重要方法， 广泛应用在工程设计、科学研究、航天技术等课题中
2. 2计算机仿真的重要性
现代计算机仿真技术综合了计算机、网络、图形图像、软件以及 自动控制等领域的知识，是系统的分析与研究的重要手段。计算机仿 真技术具有良好的可靠性和安全性，可多次重复等特点，近年来发展 非常迅速，已经成为众多领域科技进步的一种基本手段⑴。
与传统数学方法和物理实验方法相比，计算机仿真技术具有自己 独特的优越性，人们可以通过计算机对一些在实际当中无法实现的实 验研究进行模拟实验。例如计算机仿真技术为许多科学研究、飞行员 的训练、军事演****的实施等各种难题指标的确定节约了资金和时间并 提高了效率，甚至于一些人不可及的危险场合的研究成为可能。计算 机在一些研究中可以弥补人在能力及效率上的不足，运用计算机仿真 乃大势所趋。
第3章雨雪天气的计算机仿真方法及如何实现
1雪花的形成
简介：雪花是一种晶体，结构随温度的变化而变化，又名未 央花和六出。
形成原因：雪花是由小冰晶增大变来的，而冰的分子以六角 形的为最多，因而形成雪花多是六角形的，并且每一片雪花的形状没 有一模一样的。雪花形状的多种多样，则与它形成时的水汽条件有密 切的关系。对于六角形片状冰晶来说，由于它面上、边上和角上的弯 曲程度不同，相应地具有不同的饱和水汽压，其中角上的饱和水汽压 最大，边上次之，平面上最小。在实有水汽压相同的情况下，由于冰 晶的面、边、角上的饱和水汽压不同，其凝华增长的情况也不相同。 如果云中水汽不太丰富，实有水汽压仅大于平面的饱和水汽压，水汽 只在面上凝华，这时形成的是柱状雪花；如果水汽稍多，实有水汽压 大于边上的饱和水汽压，水汽在边上和面上都会发生凝华，由于凝华 的速度还与弯曲程度有关，弯曲程度大的地方凝华较快，所以在冰晶 边上凝华比面上快，这时多形成片状雪花；如果云中水汽非常丰富， 实有水汽压大于角上的饱和水汽压，这样在面上、边上、角上都有水 汽凝华，但尖角处位置突出，水汽供应最充分，凝华增长得最快，所 以多形成枝状或星状雪花如图1,故又名六出。
图1雪花的微观特写
再加上冰晶不停地运动，它所处的温度和湿度条件也不断变化, 这样就使得冰晶各种部分增长的速度不一致，形成多种多样的雪花。
（3）形成过程：雪花的形状极多， 放大镜下，可以发现每片雪花都是一幅极其精