SMS中文操作指南.docx
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1、SMS 使用指南(中文版)目录III1 SMS 概览(Overview)11.1 Introduction11.2 开始(Getting Started)11.3 SMS 屏幕(The SMS Screen)11.3.1 主图形窗口11.3.2 工具箱(The Toolbox)21.3.3 项目浏览器(The Project Explorer)31.3.4 时间步窗口(Time Steps Window)41.3.5 编辑窗口(The Edit Window)51.3.6 目录栏(The Menu Bar)51.3.7 状态栏(The Status Bars)51.4 使用背景图片(Using
2、 a Background Image)51.4.1 打开图片(Opening the Image)51.5 使用特征对象(Using Feature Objects)61.6 创建特征弧段(Creating Feature Arcs)71.7 操作 Coverages(Manipulating Coverages)91.8 重分布节点(Redistributing Vertices)91.9 定义多边形(Defining Polygons)101.10 指定分网参数(Assigning Meshing Parameters)101.10.1 为 Paving 法建立 Refine Point
3、 (Creating a Refine Point for Paving)111.10.2 定义 Coons 曲面(Defining a Coons Patch)111.10.3 移除绘图对象(Removing Drawing Objects)131.11 施加边界条件(Applying Boundary Conditions)131.11.1 定义弧段群(Defining Arc Groups)141.11.2 指定边界条件(Assigning the Boundary Conditions)141.12 为多边形指定材料(Assigning Materials to Polygons)15
4、1.12.1 显示材料类型(Displaying Material Types)161.13 将特征对象转化为网格(Converting Feature Objects to a Mesh)161.14 编辑生成的网格(Editing the Generated Mesh)171.15 将离散点插入到网格(Interpolating to the Mesh)171.16 网格重编号(Renumbering the Mesh)181.17 保存项目文件(Saving a Project File)192 SMS-Feature Stamping192.1 打开背景图片192.2 指定坐标系202
5、.3 导入水深测量数据202.4 建立模型区域(model domain)212.5 创建无桥台时的网格212.6 建立桥台222.6.1 Set up a Stamping coverage222.6.2 桥台位置的确定(Position the abutments)232.6.3 指定桥台几何尺寸(Specify the geometry of the abutments)242.6.4 植入桥台(Stamping the Abutments)252.6.5 将桥台导入数值模型253 Google Earth 文件(Google Earth Files)294 网格编辑(Mesh Edit
6、ing)305 SMS 软件的数据可视化(Data Visualization)345.1 通过 SMS 导入*.geo 格式文件345.2 打开结果文件355.3 间接物理量计算(data calculator)355.4 绘制速度等值线365.5 颜色过渡选项(Color Ramp Options)375.6 速度向量的显示385.7 创建动画396 观察覆盖功能(Observation Coverage)416.1 打开数据(Opening the data)416.2 观察结果数据(Viewing Solution Data)426.3 建立观察覆盖对象(Creating an Obs
7、ervation Coverage)426.4 观察覆盖对象(The Observation Coverage)436.4.1 建立一个测量项(Creating a measurement)436.5 建立一个观测点(Creating an Observation Point)436.5.1 使用标定板(Using the Calibration Target)456.5.2 创建多个测量项(Multiple Measurements)456.6 读入一组观测点(Reading a set of Observation Points)466.7 生成误差检验图(Generating Error
8、 Plots)476.7.1 绘制数据(Plot Data)486.7.2 理解 Computed vs. Observed Data 图486.7.3 理解 Error Summary 图486.8 校准模型(Calibrating the Model)496.8.1 编辑材料特性(Editing the Material Properties)496.8.2 重新计算得到新解(Computing a New Solution)496.8.3 读入新解(Reading the New Solution)496.8.4 微调模型(Fine-tuning the Model)496.9 使用 E
9、rror vs. Simulation Plot526.10 生成纵断面观测图(Generating Observation Profile Plots)536.11 生成时间序列图(Generating Time Series Plots)557 Import from Web558 敏感性分析(Sensitivity Analysis)568.1 介绍(Introduction)568.2 单一材料的简单河道(Simple Channel with Single Material)568.2.1 打开模型(Open the Simulation)568.2.2 运行模型(Running t
10、he Model)568.2.3 创建纵断面图(Creating Profile Plots)568.2.4 曼宁糙率系数影响(Varying Mannings Roughness)578.2.5 运动涡粘系数影响(Changes in Eddy Viscosity)588.3 单一材料的压缩水槽(Constrained Flume with Single Material)598.3.1 打开模型598.3.2 改变曼宁系数(Varying Mannings Roughness)608.3.3 涡粘系数(Changes in Eddy Viscosity)608.4 两种材料的简单河道619
11、 Basic FESWMS Analysis(算例)629.1 介绍(Introduction)629.2 单元转化(Converting Elements)639.3 定义材料性质(Defining Material Properties)649.4 设置模型参数(Setting Model Parameters)649.5 保存文件(Saving the Simulation)659.6 运行(Running the Simulation)6510 FESWMS Analysis with Weirs(算例)6710.1 如何创建堰(Creating Weirs)6710.2 热启动示例(
12、Hot-start)7011 Hydrodynamics and Sediment Transport7411.1 Introduction7411.2 二维水深平均水流方程7411.3 动量修正系数7511.4 床面剪切应力7611.5 涡粘系数取值7611.6 单元干湿处理7811.7 水深平均泥沙运动方程7911.8 床沙分层处理8011.9 平衡全沙输沙率公式8111.10 入口含沙量条件8411.11 FST2DH 模型泥沙数值模拟存在的问题28511.12 泥沙模型控制及参数指定8611.12.1 操作步骤86SMS 使用指南(中文版)1 SMS 概览(Overview)1.1 I
13、ntroduction本部分内容主要描述 SMS 界面的主要组成,并对 SMS 模块进行简要介绍。这部分教程建议在其它教程前完成。该教程所有文件均在 tutorialSMS_Overview 文件夹中。1.2 开始(Getting Started)演示模式(Demo Mode)下,文件结果无法保存。为便于学习,SMS 在tutorialSMS_Overview 文件夹的子文件夹 output 中保存了结果文件。如果已经购买 SMS,则可正常进行计算和保存。打开 SMS 软件的方式与其它软件相似,双击 SMS10.0 图标或在开始丨所有文件丨 SMS10.0 中打开。1.3 SMS 屏幕(The
14、 SMS Screen)SMS 屏幕主要包括六部分:主图形窗口(the Main Graphics Window)、项目浏览器(Project Explorer)或称树形窗口(Tree Window)、工具条(the Toolbars)、编辑窗口(the Edit Window)、菜单栏(the Menu Bar)以及状态栏(the Status Bars)。如图 7-1。主图形窗口占屏幕的大部分,但绘图窗口也能在此窗口打开以显示各类计算结果。1.3.1 主图形窗口主图形窗口是 SMS 屏幕最大的部分,大部分的数据操作都是在这一窗口完成的,在以后各教程中都会用到这一功能。901.3.2 工具箱
15、(The Toolbox)图 7-1SMS 界面工具条由多个可停驻的(dockable)工具条组成,默认位于屏幕左侧不同位置,但也可拖动至屏幕不同位置。这些工具栏包括:模块(Modules):下图给出了当前的 SMS 模块,各图标控制着哪些命令和工具将会被激活。每一个模块对应特定类型的数据,如对应离散数据的图标、对应笛卡尔网格的图标等。如果离散数据模块被激活,则离散数据操作命令将出现在屏幕中,用户可通过选择模块图标、在项目浏览器中选择某实体或在项目浏览器中右键选择对应模块等方式激活相应模块,模块工具条默认在屏幕底部。静态工具(Static Tools):这一工具条包含一系列不随模块改变的工具(
16、此为静态含义)。这些工具可用于控制图形的显示。默认出现在项目浏览器与图形窗口之间的顶部。动态工具(Dynamic Tools):这些工具根据选择的模块及活动的模型而变化,主要用于实体的生成和编辑,它们出现在静态工具下方。宏(Macros):有三个分离的宏工具条,为菜单命令的快捷键。默认情况下,标准宏(Macros)及文件工具条(File Toolbar)出现在项目浏览器上方,而可选宏(Optional Macros)出现在项目浏览器与图形窗口之间的动态工具下方。同时, 绘图对象工具条(Drawing Objects)出现在可选宏工具条下方。启动时出现的上述宏工具条可在 Preferences
17、对话框中进行设置(路径:Edit | Preferences 或在项目浏览器窗口右击选择 Preferences)。1.3.3 项目浏览器(The Project Explorer)项目浏览器窗口允许用户查看项目所有数据,默认出现在屏幕左侧,亦可停驻在屏幕任意位置或视为独立窗口。其作用为:切换模块(switch modules)、选择某个 coverage 工作(select a coverage to work with)、激活某一数据集(select a data set to be active)、在激活的 coverage 中设置各类实体的显示效果(set display settin
18、gs of the various entities)。通过右键点击项目浏览器中的实体,用户可转换、复制或操作该实体(transform, copy, or manipulate the entity)。项目浏览器窗口如下图。1.3.4 时间步窗口(Time Steps Window)时间步窗口用于选择激活哪一个时间步。默认情况下将出现在项目浏览器下方。1.3.5 编辑窗口(The Edit Window)编辑窗口位于菜单栏下部,可显示或改变选择实体的坐标,也可显示选择实体的函数数据。1.3.6 目录栏(The Menu Bar)目录栏中包含可对数据进行操作的命令,目录条中出现的目录取决于激活
19、的模块及数值模型。1.3.7 状态栏(The Status Bars)两类状态栏:一类位于 SMS 应用窗口底部,另一类位于主图形窗口。前者在鼠标悬浮于工具之上或某个对话框中的项目时显示帮助信息,有时也会针对特别操作以红色字体显示某条信息,如下图。第二类状态栏分为两个独立窗格,左侧部分显示鼠标在模型平面图上对应的坐标,右侧窗格显示所选实体的相关信息,如下图。1.4 使用背景图片(Using a Background Image)导入研究地点的数字图像是模型可视化的方法之一。在本教程中,通过扫描USGS 四边形地图的一部分得到一幅图片,并将其保存为 JPEG 文件。SMS 能打开大部分常见格式的
20、图片文件,包括 TIFF、JPEG、Mr. Sid 等。图片一旦导入SMS,将在所有其它数据底层以平面视角显示,同时,它也能以纹理构造的方式映射到有限元网格或三角散射点表面。1.4.1 打开图片(Opening the Image) 打开 JPEG 图片的步骤: File | Open; 在 tutorialSMS_Overview 文件夹下选择 stmary.jpg 打开,SMS 打开文件的同时搜索图片的影像配准数据(georeferencing data),该数据定义图片中每一个点对应的世界坐标(x, y),通常包含在世界文件(world file)或图片本身。world file 一般具
21、有“.wld”、“.tfw”, “.jpgw”等扩展名。若 SMS 找到了影像配准数据,那么图片将会打开并显示。如果没有,那么用户必须在 Register Image 对话框中定义映射; 取决于用户的参数设置(preference settings),SMS 将会询问是否需要建立图片金字塔,以保证不同分辨率条件下的图片质量,但同时会消耗更多内存。选择 Yes 生成金字塔。此时注意到项目浏览器中 Images 下显示出读入的图片名称。1.5 使用特征对象(Using Feature Objects)建立反映所研究问题基本特征的概念模型(conceptual model),包括几何属性(geome
22、tric attributes)如区域范围(domain extents)、作用在区域上的外力(如入流或水位边界条件)以及物理特征(physical characteristics)如糙率或摩擦因素等。不包含单元等数值细节。该模型是通过背景图片在 Map模块中使用feature objects 建立起来的。SMS 中的特征对象(Feature objects)包括点 points、节点 nodes、弧段 arcs 及多边形 polygons,如图 7-2。Feature objects 被归组到称为 coverages 的集(set)。每次仅有一个 coverage 被激活。图 7-2Feat
23、ure objectsfeature point 定义不属于某个弧段的坐标点位置(x,y),可用于定义现场实测值位置或某个流速计的位置。SMS 可在这些定义的位置从数值模型中提取数据,或形成特定位置的网格节点;feature node 与 feature point 类似,唯一的区别在于它至少附属于一个弧段;feature arc 是由一系列的线段组成的多段线实体(polyline entity),弧段可构成多边形或代表河道边界的线性特征。弧段的首末点称为 feature nodes 而中间点称为 feature vertices;feature polygon 定义为 feature arc
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