计算机在数学建模中的应用篇1

Abstract: Discrete mathematics is not only curriculum with wide range,but also an important basic course in computer science and technology profession,especiall in recent decades,due to the rapid development and wide range of computer applications,a large number of mathematics related to the actual problems often need firstly convert the problem of discrete mathematics. This paper discussed discrete mathematics and computer science courses and made its own assessment on related issues.

关键词:离散数学;离散建模;课程改革

Key words: discrete mathematics;dispersion modeling;curriculum reform

中图分类号:TP3-05文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0204-02

0引言

离散数学课程自上世纪70年代出现以来一直是计算机专业的核心课程之一,离散数学课程的教学目的,不但作为计算机科学与技术及相关专业的理论基础及核心主干课,对后续课程提供必需的理论支持。计算机专业中这样重要的课程竟会出现这样奇怪的现象,不禁使人疑惑:离散数学到底出了什么问题?

更重要的是旨在“通过加强数学推理,组合分析,离散结构,算法构思与设计,构建模型等方面专门与反复的研究、训练及应用,培养提高学生的数学思维能力和对实际问题的求解能力。”

由于数字电子计算机是一个离散结构,它只能处理离散的或离散化了的数量关系, 因此,无论计算机科学本身,还是与计算机科学及其应用密切相关的现代科学研究领域,都面临着如何对离散结构建立相应的数学模型;又如何将已用连续数量关系建立起来的数学模型离散化,从而可由计算机加以处理

1课程的目标定位

在长达三十余年的课程发展历史中,离散数学在计算机专业,特别是应用型计算机专业中的目标定位,要改变离散数学目前的局面首先需从明确目标定位做起。

1.1 一般认为,应用型本科计算机专业目标定位有掌握离散数学的基本理论与方法,同时培养抽象的离散思维能力与逻辑思维能力。为诸多后续课程提供支持。用于计算机领域的离散建模。大多数人怀疑用于计算机领域的离散建模。作为计算机学科工具,离散建模是离散数学区别高等数学的根本之处,是使离散数学成为计算机专业核心课程的原因之一,也是离散数学与计算机紧密关联之处由此可看,明确这个目标定位是离散数学课程改革的当务之急。

1.2 离散数学是计算机科学与技术应用与研究的有力工具计算机专业人员通过离散数学逻辑思维能力与抽象思维能力的培养,在这些能力的作用下使他们的应用、研究能力有所提高。这种说法虽有一定道理,但远不止如此。离散数学成为计算机专业的核心课程,主要原因就是由于它与计算机学科直接的、紧密的关联,特别是它作为研究与应用计算机学科的工具,历史的发展可以证明这一点。

在计算机的发展历史中,离散数学起着至关重要的作用,在计算机产生前,图灵机理论对冯 #8226;诺依曼计算机的出现起到了理论先导作用;布尔代数作为工具对数字逻辑电路起到指导作用;自动机理论对编译系统开发的理论意义、谓词逻辑理论对程序正确性的证明以及软件自动化理论的产生都起到了奠基性的作用。此外,应用代数系统所开发的编码理论已广泛应用于数据通讯及计算机中,而应用关系代数对关系数据库的出现与发展起到了至关重要的作用。近年来,离散数学在人工智能、专家系统及信息安全中均起到了直接的、指导性的作用。以上充分证明,离散数学在计算机科学与技术的研究与开发中作为一种强有力的工具,起着重要作用。

1.3 离散建模是离散数学应用于计算机学科的有效手段离散数学在计算机科学中占有相当重要的地位。因此我们要较好的把握离散数学学习。离散数学与计算机学科发生关系,主要通过离散建模实现了从离散数学到计算机领域的应用。

首先,对计算机(或客观世界)中的某领域建立起一个抽象的形式化(离散)数学模型,称离散模型,而建立模型过程称离散建模。该领域的研究归结为对离散模型的研究。其次,用离散数学的方法对离散模型求解,由于离散模型具有强大的离散数学理论支撑,因此对它的求解比对领域的求解更为有效。最后,可将离散模型的形式化解语义化为某领域的具体结果。

这样,我们可以将对某领域的研究通过建立离散模型而归结为对离散模型的研究,最后可将其研究数学结果返回为领域中的语义结果从而最终实现问题求解的目的。

有关的研究例子有很多,如在数据库研究中建立的关系代数模型、在编译系统中建立的自动化模型、在数字逻辑电路中建立的布尔代数模型以及在数据通讯中建立的纠错码模型等。

下面以关系代数模型为例说明离散数学对计算机科学技术发展的作用。对数据库领域的研究始于上世纪60年代,最初采用的是图论模型从而形成了当时有名的层次数据库与网状数据库,它们对构作数据静态结构起着重要作用。在数据的动态结构要求与数据操作要求越加重要形势下,IBM公司F.F.Codd于1970年提出了数据库的关系代数模型。该模型用离散数学中的关系表示数据库中数据结构,用代数系统中的代数运算表示数据库中的动态结构与数据操作要求。这个离散模型较为真实地反映了数据库发展的需求,因而成为当时数据库中最为流行的模型,它称为关系模型。

2数学建模与计算机的关系

随着计算机的出现和广泛应用,计算机软硬件技术的迅速发展 ,数学的应用已从物理领域深入到经济、生态、环境、医学、人口和社会等更为复杂的非物理领域。今天,许多基础学科已从定性描绘走向定量分析,边缘学科不断涌现;数学在金融、经济、工程技术以及自然科学中具有广泛的应用,它的重要性已逐渐成为人们的共识。利用数学方法解决实际问题时,要求从实际错综复杂的关系中找出其内在规律,然后用数字、图表、符号和公式把它表示出来,再经过数学与计算机的处理,得出供人们进行分析、决策、预报或者控制的定量结果。数学建模过程需要经过模型假设、模型建立、模型求解、模型分析与检验、模型应用等几个步骤,在这些步骤中都伴随着计算机的使用。

计算机的产生正是数学建模的产物,20纪40年代,美国为了研究弹道导弹飞行轨迹的问题,迫切需要一种计算工具来代替人工计算,计算机在这样的背景下应运而生。计算机的产生与发展又极大地推动了数学建模活动,计算机高速的运算能力,非常适合数学建模过程中的数值计算;它的大容量贮存能力以及网络通讯功能,使得数学建模过程中资料存贮、检索变得方便有效;它的多媒体化,使得数学建模中一些问题能在计算机上进行更为逼真的模拟实验;它的智能化,能随时提醒、帮助我们进行数学模型求解。此外,如Mathlab、Maple、SAS、SPSS等一批优秀数学软件的出现更使数学建模如虎添翼。再者,数学建模与生活实际密切相关,所采集到的数据量多,而且比较复杂,比如DVD在线租赁,长江水质的评价和预测,银行贷款和分期付款等,往往计算量大,需要借助于计算机才能快捷、简便地完成。数学建模竞赛与以往所说的那种数学竞赛(纯数学竞赛)不同,它要用到计算机,甚至离不开计算机,但却又不是纯粹的计算机竞赛,它涉及到物理、化学、生物、医学、电子、农业、军事、管理等各学科、各领域,但又不受任何一个具体的学科、领域的限制。数学建模过程需要经过模型假设、模型建立、模型求解、模型分析与检验、模型应用等几个步骤,在这些步骤中都伴随着计算机的使用。例如,模型求解时,需要上机计算、编制软件、绘制图形等,数学建模竞赛中打印机随时可能使用,同时,数学建模的学习对计算机能力的培养也起着极大推动作用,如报考计算机方向的研究生时,对数学的要求非常高;在进行计算机科学的研究时,也要求有极强的数学功底才能写出具有相当深度的论文,计算机科学的发展也是建立在数学基础之上的,许多为计算机的发展做出杰出贡献的科学家都出身于数学专业,显而易见,比赛中的一个重要环节是使用计算机来解决问题,这对使用计算机的能力的提高是很明显的。

数学模型是描述实际问题数量规律的、由数学符号组成的、抽象的、简化的数学命题、数字公式、图表或算法。当我们使用数学方法解决实际问题时,首先要把实际事物之间的联系抽象为数学形式,这就是数学建模。在数学教学中,利用数学建模,可提高学生的运算能力、分析推理能力,进而提高解决问题和探究问题的能力。

数学建模的目的是构建数学建模意识,培养学生创造性思维能力,在诸多的思维活动中,创新思维是最高层次的思维活动,是开拓性、创造性人才所必须具备的能力,培养创造性思维能力,主要应培养学生灵活运用基本理论解决实际问题的能力,在数学教学中培养学生的建模意识实质上是培养、发展学生的创造性思维能力,因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动,它既具有一定的理论性,又具有较强的实践性,还要求思维的深刻性和灵活性,而且在建模活动过程中,能培养学生独立、自觉地运用所给问题的条件,寻求解决问题的最佳方法和途径,可以培养学生的想象能力、直觉思维、猜测、转换、构造等能力,而这些数学能力正是创造性思维所具有的最基本的特征,在培养创新思维过程中要求必须具有一定的计算机基础,只有具有一定的计算机知识才能更好的处理数据,发现事物之间的内在的联系,才能更好的进行知识的转换,才能更好的构造出最优的模型。总之,具有必备的计算机知识是培养建模意识的关键,是培养数模创新能力的前提。计算机也为数学建模竞赛活动提供了有力的工具。

3结语

计算机在数学建模中的应用篇2

关键词：计算机仿真；三维模型；排水施工；应用

中图分类号：G623文献标识码： A

前言

排水工程是我国经济和社会发展过程中的一个重要的项目，不仅关系到我国的经济发展，还关系到百姓的生活，是一项利国利民的工程项目。排水工程施工过程十分复杂，为了保证施工质量，应该要与时代接轨，引入更多先进的技术和手段。传统的排水施工过程中，进行方案的设计，主要是依靠人工的设计方式，出错率较高，效率比较低，随着计算机技术的发展以及普及，计算机仿真技术的应用越来越广泛，计算机仿真技术与排水工程领域之间的结合，推进排水工程建设的进度，也提高了施工的效率以及质量。随着计算机仿真技术的不断完善，在排水工程中的应用也会越来越普遍。

一、计算机仿真技术的特点以及优势分析

随着互联网以及计算机技术的不断发展，各种先进的科学技术在我们的生产生活过程中的应用变得越来越广泛，计算机仿真技术就是其中的一个重要方面。计算机仿真技术是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人可以通过一定感知方式所感受到的虚拟环境，它集成了计算机图形技术、仿真技术、人工智能技术、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术的最新发展成果，由计算机图形构成三维数字模型，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。这种技术在应用过程中最大的一个特点就是能够实现用户与虚拟环境之间的一种交互，人类传统的认知方式主要是通过亲身接触大自然来实现的，计算机仿真技术的应用，扩大了人们对自然环境的认知的范围。

计算机仿真技术具有十分明显的优势特征，第一，利用计算机仿真技术可以快速地对多种施工方案进行比较和分析，计算机仿真技术在排水工程施工中的应用，一个最重要的方面就是能够快速地对各种方案进行比较分析，从而选出最合适的一个设计方案进行施工。在仿真阶段，基于仿真的结果，可以进行相应的探讨，从而决定出哪些因素对施工过程有较大的影响，哪些施工阶段的影响最大，从而采取政策的预防措施。第二，计算机仿真技术的成本较低。与传统的真实的原型实验不同的是，计算机仿真技术是利用软件的开发以及应用实现的一种模拟实验方式，其中需要支出的费用主要是计算机硬件以及软件的费用，相对于真实的模型实验而言，成本比较低。第三，计算机仿真技术的可靠性比较高，计算机仿真技术的效率主要取决于系统模型以及软件的正确性，在系统模型以及软件编制是正确无误的前提下，排水工程施工过程中的计算机仿真技术的应用，会对各种约束条件进行分析和考虑，与传统的人工操作过程中的可靠性进行比较而言，可靠性和稳定性更高。第四，计算机仿真技术的实用性更强。计算机仿真技术在很多方面都可以应用，只要是可以通过数学进行描述的模型，都可以利用计算机仿真技术进行仿真，比如在排水工程施工过程中的应用，可以对各个过程进行预测，对成本进行预测等，提高排水工程施工管理过程中的效率。

二、计算机仿真模拟技术在排水工程施工过程中的应用

（一）计算机仿真模拟技术的实现步骤

计算机仿真模拟技术是以数学理论为基础的，就计算机本身而言，是不能对施工过程中的问题进行分析和处理，需要建立一个能够反映出事物的本质特征的模型，在排水工程施工过程中的应用，主要分为四个步骤。

1、建立相应的模型

在建模的过程中，应该要对排水工程的实际问题进行分析，将施工过程中应该要注意的各种问题、限制条件、约束内容等进行考虑，然后利用数学、力学等理论将谁理工本工程施工过程中的数字模型描绘出来，利用计算机软件技术，将各种预定的数据输入到系统中去，对于各种数据应该要保证建模的精确性。此外，还可以通过人工干预的手段在建立的模型中进行数据的修改，保证各种数据的完整性。各种数据应该要涉及到施工阶段的总体场地布置情况、施工进度、材料用量等情况。

2、输入模型

输入模型指的是将建立起来的模型输入到计算机系统中进行处理的一种方式，计算机仿真模拟的模型就是最终体现出来的模型内容，这个步骤是计算机模拟仿真过程中的一个十分重要的步骤和环节，模型就是把建立的模型通过计算机进行系统的处理，这种形式所体现的模型内容也就是计算机仿真模拟模型，同时也是进行计算机进行仿真模拟计算的关键环节。

3、计算机仿真模拟

将模型放置到计算机模块中，从而可以实现对排水工程方案的模拟分析，是排水工程施工过程中的一个十分重要的步骤，这个环节是将排水施工过程中的各种数据进行分析的一个过程，通过对各种数据进行模拟，得到相应的模拟结果，从而为施工过程中的各种问题的预测奠定基础，确保施工过程中的精确度。

（二）计算机仿真系统的设计

计算机仿真系统首先需要建立排水工程的虚拟环境，这是进行仿真的第一步，比如地形、施工场地、电站建筑物、挡水地下建筑物等，都需要进行模拟，同时还要对各种排水工程的设备进行模拟，当前的排水工程模拟过程中，三维仿真技术的应用，对于排水工程施工过程中的各种运行状况进行动态监控，有助于进行智能化以及可视化管理。

计算机仿真系统的设计过程中，需要建立相应的三维模型。建立三维模型，主要是以排水工程为研究的对象，利用对应的模拟软件以及实时驱动软件，将各种数据进行转换，形成逼真的三维模型。三维几何模型是整个工程虚拟场景中的一个基础，模型的建立包括三维地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工过程中会遇到很多挡水地下建筑物、管道等，模型建立的过程中应该要对各种建模任务进行划分，建立一个比较完整的仿真系统，还需要对各种植物、桥梁、公路、码头等场景进行描述，利用仿真实验，对各种参数进行设计和优化。计算机仿真技术的虚拟建模软件会根据二维平面文件，建筑物的立面图、剖面图建立三维模型，然后建立与模型相关的数据库，将数据与数据的各种属性进行有机结合，促进三维模型的完善。

结语

随着计算机和互联网的普及，各种信息技术在我们的生产生活中应用越来越广泛，计算机模拟仿真技术就是一种比较常见的计算机技术，对排水工程施工具有十分重要的意义。在模拟过程中，通过模型的建立、仿真以及仿真结果的分析，有助于对排水工程的施工进行高效管理，从而实现节约成本、提高施工效率的目的。

参考文献

[1] 程鹏军，李海燕.计算机仿真模拟技术在水利工程中的应用[J].东北排水水电，2010（09）

[2] 齐兆春，马刚琳.计算机三维仿真技术在水利工程中的应用[J].吉林排水，2007（01）

[3] 曲秋红.试论虚拟现实与仿真技术在水利工程施工中的应用[J].黑龙江科学，2013（11）

计算机在数学建模中的应用篇3

关键词：模糊模式 识别 计算机识别 应用 研究

中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0008-02

在计算机识别中，对模糊模式识别进行了有效的应用。在模糊集合当中，通常是对一个概念的内涵进行有效的描述。在这个过程中，将数学方法进行应用能够对人的思维过程进行有效的模拟，将这项识别技术应用在计算机识别中，能够有效地提高整个系统的可靠性。

1 关于模糊模式识别的概念

模糊模式识别技术是随着计算机技术的不断发展和成熟而逐渐发展起来的。现阶段，模糊模式识别技术已经成为一门比较系统的内容。关于模式识别，是近年来不断发展的一项人工智能技术，这项技术既能够对具体事物的识别，又能够对抽象的事物进行有效的识别。而模糊模式识别技术则是识别技术与人的思维之间的一种结合，在模糊模式识别技术中，能对文字、音乐以及图片等有效地识别，使得模式识别技术进入了新的发展阶段。

2 模糊模式识别的建立

在建立模糊模式识别方法的过程中，可以将数学方法进行合理的应用。将X作为一个样本的集合：X={x1，x2，x3……x（im-1），xim}，在这个集合中，样本xi的特性指标有m个，那么对xi的特性指标进行研究，得出来的矩阵如下：

在这个过程中，通过对数学方法进行引入，就有效地对模糊模式识别方法进行了建立，同时，在建立的过程中，还需要建立相应的训练样本集。

3 模糊模式识别的重要作用

在计算机识别技术发展的过程中，模糊模式识别已经得到了长足的发展。在模糊模式识别技术中，能够对传统的模式识别技术进行有效的补充，并对这个过程中产生的新事物进行有效的统计，也能够对系统中出现的不确定的事物进行有效的识别与判断。这样识别技术实际上是以基础数学作为基础将数学理念引入其中，能够对整个程序进行有效的简化，也使得模式识别系统更加广泛地在生产生活中进行应用。所以说，模糊模式识别系统的出现，加强了计算机识别中对模式识别的有效应用，也将传统的模式识别系统当中对事物的识别转变成为对一些声音和图片的识别，加强了模式识别技术的实际应用。

4 计算机识别中应用模糊模式识别的研究

现阶段，计算机技术已经得到了飞速的发展，计算机系统科学的相关理论也得到了发展。所以，在这个过程中，想要利用识别系统更好地认识抽象事物，就应该利用计算机识别技术对一些复杂的事物进行有效的分析与处理，这就需要对模糊模式识别系统进行有效的应用，进而达到相应的效果。

4.1 计算机数据识别应用模糊模式识别系统

在模糊模式识别体系中，实际上是对现实生活中的一些模糊现象进行有效的处理，这样就能够对实际生活中的问题进行合理的解决。在计算机识别的过程中，对模糊模式识别体系进行有效的应用，能够对原有的利用人的思维模式对事物信息进行判断的模式进行有效的改善，这样就能够避免判断工作的片面性，使得计算机识别的结果变得更加精确。在这个过程中，利用模糊模式识别技术，能够对人的思维过程进行一个有效的模拟，这样就有效地提高了计算机的智力水平，也能够对整个计算机识别系统的可靠性得到了提高。在一些事物的检查判断的过程中，使用人工检查的方式尽管能收到显著的效果，但是人工检查的效率却比较低，这样就会对人造成严重的疲劳现象。利用模糊模式识别体系，能够对检查事物进行有效的识别，提高了计算机识别系统的可靠性。

4.2 计算机图形识别应用模糊模式识别系统

关于模糊集理论是Zadeh在1965年提出的。这个理论的提出，让人们对事物的统一值，有了一个显著的认识，这也是一种新的刻画事物的方法。这种方法对以往事物呈现方式进行了有效的改变，并提出了内涵数学模式和外延数学模式。在这个过程中，A类问题和B类问题的认知中，传统的逻辑认为样本不是属于A，就是属于B。不过，在模糊模式识别过程中，可能出现样本不仅属于A类问题也属于B类问题。这种识别方法与一般的模式识别方法进行比较之后，能够发现，模糊模式识别方式在信息利用的过程中显得更加充分，且这种算法也更加简单，具有较强的推理性。

在计算机识别技术中，应用模糊模式识别的关键一环，就是建立相应的隶属度函数。现阶段，模糊模式识别中的隶属度函数建立的方法有模糊分布方法和模糊统计方法两种重要的类型。在建立隶属度函数的过程中，需要遵循函数的客观规律，保证函数的构建更加科学，并能够利用模糊模式识别系统中所建立的隶属度函数，对计算机图形识别中的各项问题进行有效的解决，并能够收到显著的效果。

4.3 计算机病毒识别应用模糊模式识别系统

4.3.1 提取计算机病毒特点

将模糊模式识别技术应用在计算机的病毒识别过程中，首先需要对病毒的特征进行有效的检测。这个过程中，需要现将计算机的病毒样本进行提取，并将提取的病毒样本加入到计算机病毒库中，并在病毒库中进行搜索，进而找到与该病毒相似的病毒类型，针对病毒的类型及特点，开展检测工作。在这个过程中，采用模糊模式识别技术，能够完成对计算机内的可用文件的分析，并能够对计算机的行为差异进行合理的分析，这样就能够收到良好的检测病毒的重要目的。在病毒梯度的过程中，可以对win.ini的文件夹进行有效的修改，进而对病毒特征进行有效的提取。

4.3.2 计算机病毒检测

在计算机病毒的识别过程中，对病毒特征进行识别之后，还应该对病毒进行有效的检测。在检测的过程中还可以对模糊模式识别技术进行有效的应用。在这个过程中，能够利用相应的病毒检测工具来对程序类型进行有效的归纳，并对样本进行有效的划分，这样就能够对具有相应的特征的程序类型进行有效的识别，进而达到对计算机的病毒检测的重要目的。只有准确的检测出计算机病毒的类型，才能够采取措施进行杀毒。这个过程，很好的体现了模糊模式识别在计算机识别当中的重要作用，推动了计算机识别技术的有效l展与成熟。

5 结语

总之，随着计算机信息技术的不断发展，模糊模式识别技术会更加广泛应用在社会生活当中。在计算机识别体系中，对模糊模式识别技术进行应用，能够完成对计算机的数据识别、图片识别以及病毒识别，这样就能够保证计算机稳定工作，促进了信息智能化技术的进一步发展，也使得计算机识别技术得到了更加广泛的应用。

参考文献

[1] 段旭琴，丁照忠，段健，等.多级模糊模式识别模型在评价高炉喷吹混煤中的应用[J].煤炭学报，2011（10）：1748-1752.

[2] 陈守煜，王子茹，罗宝力，等.可变模糊模式识别方法及在水电站地下厂房岩体稳定性评价中的应用[J].水利学报，2011（4）：396-402.

计算机在数学建模中的应用篇4

关键词：计算机程序设计；数学建模；数据；效率；VBA

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-9599　（2012）　19-0000-02

随着计算机技术的迅速发展，数学的应用不仅在工程技术、自然科学等领域发挥着越来越重要的作用，而且以空前的广度和深度向经济、金融、生物、医药等新的领域渗透。不论是用数学方法在科技和生产领域解决哪类实际问题，还是与其它学科相结合形成交叉学科，首要的和关键的一步是建立研究对象的数学模型，并加以计算求解。数学建模和计算机技术在知识经济时代的作用可谓是如虎添翼。[1]

计算机技术发展到今天，已经在各个领域产生了许多非常优秀的专业软件，在数学建模竞赛中一定要使用计算机及相应的软件，如Excel，Spss，Lingo，Mapple，Mathematica，Matlab甚至排版软件等。数学建模初期，数据质量通常较差，可以利用计算机进行规范化和目的化处理，这需要较强的计算机程序设计能力，如熟练使用EXCEL中的VBA（Visual　Basic　Application）。

1 计算机程序设计能力培养意义重大

早在1994年，原国家教委高教司司长周远清同志就提出了层次教育的做法，并且将计算机教育的三个层次依次定为“计算机文化基础”、“计算机技术基础”和“计算机应用基础”，现已将“计算机文化基础”更名为“大学计算机基础”，“计算机技术基础”更为“计算机程序设计基础”，并在2006年后出现“计算思维”的新思想。

我校作为药学类专业重点高等院校，在计算机程序设计方面主要培养学生使用Visual　Basic进行程序设计的能力，该语言被微软公司的OFFICE软件等内置，称为VBA（VB应用），也称为宏。

计算机程序设计最基本的应用应该在于数据处理和分析，简化人工操作，提高效率，提升数据的质量和精度，为项目开展争取宝贵的时间。在建模和科研工作过程中，原始实验数据量大、格式不统一、质量不高，甚至无法直接导入计算机专业软件，也就无法进行进一步的处理和分析，所以计算机程序设计的工作是非常重要的。因此，对于认为计算机程序设计就是搞软件开发，药学相关专业的学生不需要太重视这方面知识学习的人来说，是片面甚至错误的。非计算机专业的计算机教育是让学生通过学习掌握计算机相关应用技术，并能利用这些技术为本专业服务的。

以2012年高教社杯全国大学生数学建模比赛中的本科组题目“太阳能小屋”为例，对于基础数据的处理，包括24种光伏电池组件、一年365天的辐射强度（分高于和低于70W、高于和低于200W四种情况）的计算、发电量、价格等，如果没有较好的计算机程序设计能力，在这项工作上将花费1-2天的时间（比赛时间共为3天），而在计算机程序设计VBA的帮助下，只需要在1小时内完成上述工作，只要方法正确，数据的准确度完全可以保障，大大改善了数学建模的工作进程，节省出的大量时间就可以用于问题的进一步分析和求解，得出好的结论。

2 微软公司VBA基本操作

通常情况下，数学建模竞赛的数据都会被存储在EXCEL电子表格中，如何对EXCEL中的数据进行有针对性的处理是常见工作，同样也是科研项目中经常遇到的问题。对于有VB语言基础的人来说，只需要学会如何在EXCEL中操作VBA就可以对这些复杂繁琐的问题快速处理完毕。对于参加数学建模竞赛的学生而言，掌握VBA的使用就应该像会打字一样有必要。

2.1 启动VBA

打开EXCEL数据文件，执行菜单命令“视图-工具栏-Visual　Basic”，打开Visual　Basic对话框，点击按钮　进入“设计模式”，点击按钮　打开工具栏，添加“按钮”控件到表格上，双击按钮进入代码窗口，编写Click事件过程及相关过程代码。

2.2 对于表格数据操作的基本语句

左侧资源管理器中可以查看当前表格的名称，如果想将Sheet1表格中的第一行第一列的数据复制到Sheet2表格的第一行第一列，可以使用语句如下：

Sheet2.Cells（1，1）.Value=Sheet1.Cells（1，1）.Value

选定区域单元格的语句如下：

Sheet1.Range（"A1：A100"）.Select

应用函数Sum求和，将A列1～10行的数据求累加和放到第11行，语句如下（中括号中的数据表示相对偏移行或列数，R表示Row，C表示Column）：

Sheet1.Cells（11，1）.FormulaR1C1="=Sum（R[-10]C：R[-1]C）"

2.3 学会使用录制宏来学习和应用VBA

对于不熟悉的VBA操作，可以通过录制宏的形式来学习，执行菜单命令“工具-宏-录制新宏”，接下来所有在EXCEL中的操作将被自动录制成VBA代码，结束录制后，执行菜单“工具-宏-宏”，选择录制好的宏名，点击“编辑”按钮即可以查看VBA代码。

3 计算机程序设计能力培养的期望

对于教学科研型院校，培养学生的科研能力需全面，学习计算机程序设计应该就像要求学生必须具有打字和论文排版的基本能力一样得到普及和重视，这样才能在科研工作中，提升数据处理和分析的本领，科研工作因得到计算机程序设计的辅助进一步得到改善。

在实际教学过程中，我校对于“大学计算机基础”和“计算机程序设计基础”的课程安排比较合理，但是相对缺少“第三学期”的“计算机应用技术”相关计算机程序设计能力的实践学期，会造成学生学习了知识，但是往往不能很好地应用到数学建模和科研工作中。希望学校能够向其他医药院校一样，考虑增加第三学期计算机技术相关实践课程，这一做法一定对我校数学建模工作，甚至全校科研水平提升和改善有着重要意义。

参考文献：

[1]http：///university/ligong/21270/

计算机在数学建模中的应用篇5

关键词：计算机仿真技术；工程项目；施工管理；运用

建筑业在我国经济发展中起到十分重要的作用，随着国家对建筑业发展的重视，建筑业在将来具有良好的发展前景.但我国目前的建筑技术水平整体依旧还处于较低位置，其管理水平也是如此，并且存在诸多不合理的现象，同时经常发生一些安全事故以及质量事故，也存在较为严重的资源损耗.尤其是大型工程项目，其具有极其复杂的施工程序，也存在较多因素对施工的顺利进行产生影响，施工的环境条件也有诸多不确定性，导致施工难度增加，也承受更大的风险.为确保施工更加顺利，必须进行施工计划与指导的编制，使施工的各个环节得到指导.工程设计文件中，施工进度以及资源使用计划十分重要，在工程实施的各个阶段均起到十分关键的影响.所以，施工进度以及资源计划的合理安排，对参建方而言，都需要得到足够的重视.传统项目计划的编制主要采用CPM和PERT，两者的使用也存在一定的局限性.其中，后者的缺点在于精度缺乏保障，存在较大的误差，不能使实际工程的要求得到满足.对此，计算机仿真技术的出现，为项目计划的制定带来了极大的帮助.在我国社会与科学不断发展的背景下，计算机仿真技术同样发展显著，在我国工程施工管理领域得到更加广泛的应用，也形成较多趋于完善的施工仿真系统，其中包括GIS以及CY-CLONE等.计算机仿真技术凭借其风险小、成本低的优势，其在工程项目施工管理中的应用，将更好地解决实际问题，对建筑业的发展具有十分重要的意义.

1计算机仿真的相关概念及基本步骤分析

1.1概念

计算机仿真技术与计算机建模技术，是一种新型技术，目前已经得到较大的发展，在现代科学技术研究中占据重要的地位.该技术在多个领域应用广泛，能够有效帮助解决复杂系统的问题.在计算机仿真中，计算机、系统以及系统模型是其主要的三大要素.其中，系统指的是事物及其规律的一种总称；系统模型是指关于系统特性及关系的描述，用于系统功能及部件间规律的研究.目前，系统模型类型更多，其中的数学模型也已经得到更加广泛的应用.目前，仿真的概念也逐渐得到完善，虽然各学者对仿真的定义存在一些区别，但是根据这些定义，可对计算机仿真的定义作出以下概括：计算机仿真是针对实物进行模拟，建立于丰富的技术理论层面，借助计算机等工具，通过系统模型对系统实施动态研究，属于一种新型技术，涉及较多的专业与学科，具有较强的综合性.换句话说，计算机仿真是不改变实际系统运行的基础上，通过计算机构建系统模型进行系统性能研究及系统构造的一种技术.计算机仿真类型各种各样，按照不同的分类依据可得到不同的种类划分.例如以模型的种类为依据，可将计算机仿真分为半实物仿真、物理仿真以及数学仿真.根据仿真时钟和实际时钟之间的比例进行相关划分可得出，计算机仿真可以分为三种仿真，即超实时、亚实时以及实时.若依据系统模型的特征进行相关分化可得出两种仿真，即离散系统以及连续系统.

1.2基本步骤

（1）建立问题及目标.首选需对仿真系统的相关处理对象进行确认，并且明确仿真的目标，也就是通常所说的促使某一问题得到有效的解决.（2）进行建模.仿真模型可以实现对研究对象的抽象描述，能使研究系统的属性特征得到体现.仿真建模特点显著，通常采用针对问题进行建模以及针对运行过程进行建模的方式.（3）数据采集.若仿真模型已经开始进行相关基本框架的建设.那么其所输入的数据必须是准确无误的，以此才能使仿真运行中模型的数学及逻辑关系得到有效利用，从而通过计算与分析得出可信的仿真结果.而离散系统仿真中，数据分布通常存在某种概率，所以，实际系统统计和调查的实施必不可少.（4）验证模型.需要验证仿真模型，判断其是否具有代表性，从而确保模型能够有效体现真实系统的特征及性能，促使仿真得到成功.（5）运用模型，分析结果.完成模型验证后，接下来就是仿真模型的运用.在运用仿真模型的过程中，需要确保初始条件和数据输入一致，进行多次仿真运行，才能通过仿真得到真实的统计数据和输出结果.建筑工程中仿真模型的运用，需要对某事件的概率和随机变量的期望值进行分析，也需要进行敏感性分析.

2计算机仿真技术在施工管理领域中的应用分析

2.1蒙特卡洛模拟（Monte-Carlo）在施工仿真中的应用

该模式方法是根据统计理论，对风险发生率或者风险损失数值进行研究和计算机计算.该方法的基本原理是使用数学模型（模拟模型）将研究对象进行代替，在模型中尽可能将所有的影响因素包含其中.模拟模型中使用具体的概率分布来描述各个风险变量的风险结果和其有关的概率值.然后采用随机的方式给出某个数值，然后根据该数值在各风险变量中的概率分布进行取值，完成各风险变量的取值后，可以模拟模型为依据得出风险总体效果.对这一程序进行重复，以产生的随机数为依据，得出风险总体效果确切值.计算机仿真的概念是在20世纪40年代冯•诺依曼最先提出，而计算机仿真中最早应用的方法就是蒙特卡洛模拟，起初该方法的应用只能对随机过程问题进行解决.现阶段，蒙特卡洛模拟在工程施工领域中的应用越来越广泛，主要体现在对成本以及进度的仿真方面.应用蒙特卡洛模拟于工程网络计划中，凭此对工程进度风险进行仿真分析，能够通过概率计算得出合理的工程工期以及明确工作中的重点，有助于施工管理人员工作的进行.而施工项目成本风险管理中蒙特卡洛模拟技术的应用，则能有效分析以及空时施工项目成本中的相关风险，对施工成本风险分析与管控具有十分积极的作用.

2.2循环网络技术（CYCLONE）在施工仿真中的应用

就循环网络技术而言，该技术能够在仿真系统和建筑建模中体现价值，是最先专门为建筑施工仿真而研发的仿真系统.其有效结合多项理论与技术，包括排队理论、网络计划技术以及计算机模拟技术，利用计算机实现模拟，可对各施工组织的工期和费用进行计算，也能对各项资源的利用率进行计算.CYCLONE模型的组成元素主要包括流水单元、节点以及矢线.其中，流水单元也就是模型中能够流动的部分，包括各方面的资源，例如人力、物力、财力以及控制信息等；矢线则表示的是各节点之间存在的关联以及流水单元的相关位置走向；节点通常可以划分为五种节点：第一种是一般节点.其主要表示非限制性工作和其主动状态，当流水单元经过此节点时能够稍作的停留，但工作仍然是在进行中.第二种是复合节点.表示工作的开始受控，只有确保所有要求得到满足后才能开始工作，所以，复合节点往往处于排队节点之后，而两者又同属于活动节点.第三种是控制节点.能够对流水单元实行监测以及控制.第四是排队节点.该节点主要对流水单元的被动状态进行描述.流水单元进入该节点后进入暂停状态，等其他排队节点满足要求后同时进入复合节点.排队节点是流水单元等待的停留场所.最后是职能节点.其功能在于合成模型中的各个流水单元，使其成为一个流水单元，并且该节点能够对数据进行统计和计算.CYCLONE具有以下优势，例如简单、操作方便、建模容易等，目前其应用已经比较广泛.有学者结合水电站导流隧洞循环施工的特点，将CYCLONE应用于施工仿真中，取得的效果比较显著.也有学者在土石方工程施工模拟中对循环网络技术进行应用，能够得出一些对于管理人员决策而言、具有重要参考意义的参数.此外，CYCLONE模拟同样也在隧道工程施工以及高层建筑施工仿真中得到应用，也取得一定的应用效果.

2.3地理信息系统（GIS）在施工仿真中的应用

地理信息系统，即GIS，是一门新型学科技术，其介于地球科学和信息科学之间，能够有效结合计算机技术以及地学空间数据，属于空间信息技术的范畴.该项技术是对地理空间数据库进行利用，进行集空间数据的采集，然后对其进行分析、操作、管理，最后进行数据显示，且通过地理模型分析，得出各种空间及动态地理信息.GIS使用属性数据和图形数据对空间数据对象进行描述，并通过用户标识码和内部代码连接两者成为公共数据项，促使两者相互对应.施工仿真系统是通过计算机采集、管理、操作以及分析施工过程中的各项数据，并且给出各种空间及动态信息.因此，GIS系统与施工仿真系统能够在多方面实现结合，GIS的属性、位置双向查询技术以及空间处理技术等，均可在施工仿真中得到应用.其中，天津大学对该技术的研究更为广泛，然而目前该项技术仅仅在水利水电工程施工中得到一定程度上应用.GIS技术应用于水利水电工程施工中，主要是在水利工程的施工导流动态可视化仿真中得到应用，建立导流三维可视化模型并采用三维动态演示方法，对三维动态模型进行演示.复杂地下洞室施工仿真系统中GIS技术的应用，使用可视化图像形象地表示大坝施工具体过程，从而使工程人员能够清楚地、及时地了解大坝施工的情况，促使施工组织水平得到有效提高.也有不少学者对施工仿真中GIS技术的应用进行研究，例如在隧道施工的可视化仿真中应用GIS技术，使GIS有效结合工程动态仿真系统，对施工过程中进行模拟，从而得到施工组织管理的一些数据信息.

2.4Petri网在施工仿真中的应用

1962年德国CarlAdamPetrified最先提及Petri网，现阶段，Petri网在自动化科学技术、计算机科学技术、机械设计与制造等相关仿真领域已经有了较为广泛的应用.Petri网属于一种网状的信息流，其节点通常分为两类，即条件、事件，基于节点的有向二分图进行token分布的添加，这些token分布能够表示状态信息.并且，根据引发规则改变事件驱动状态，从而使系统动态运行过程得到体现.Petri网凭借其具备的系统分析及验证方法，能够有效进行不确定性、资源共享性、并发性系统的分析.而建筑工程施工的复杂性，也正是在资源共享、并发性以及不确定性问题上得到体现，因此，建筑工程施工系统仿真中Petri网能够得到有效的应用.在20世纪90年代末，Wakefield等人最先提出在模拟施工系统中应用Petri网，改变了人们认为Petri网只适用于计算机网络及自动化制造技术的观点，并且完成有关仿真模型的建立.随着时代的发展，相继有学者将Petri网应用于工程项目的计划管理、搅拌站混凝土的生产过程的模拟、钢结构的施工仿真建模、公路工程的施工过程仿真、隧洞工程的施工仿真等，同时建立起相应的模型.

2.5施工仿真中虚拟现实技术的有效应用

20世纪末虚拟现实技术被提出，并且很快得到有关领域的关注.该项技术集成了多项先进技术，这些技术主要有计算机仿真技术、人体交互理论、人体工程学、传感技术、计算机图形学以及计算机技术等.虚拟现实技术中计算机占据十分重要的地位，通过计算机及有关输出、输入设备进行逼真、多感官三维虚拟世界的构建.有学者提出这样的观点：21世纪，虚拟现实技术将成为信息技术的典型.虚拟现实技术相比于其他信息技术，其具备三维空间表现能力、人机交互式操作环境具有实时交互性，能给人带来逼真的感受，使人机交互接口的研究领域更加广阔，也有利于各类工程海量资料描述的形象具体化.并且，虚拟现实技术能够将难以观察到的场景进行有效创建和再现，促使人们更好地了解和掌握所描述对象的运动变化规律.系统仿真技术可以抽象的形式，客观展示真实复杂的世界，并且展现客观世界的运动形式，应用虚拟现实技术能够促使系统仿真模型的验证更加合理有效，并且能够将仿真结果更好地进行展示.就目前而言，在军事、航天以及航空领域.虚拟现实技术的应用已经相对广泛.并且，虚拟现实技术在工程建模及仿真领域也将得到较好的发展.工程建模及仿真领域，由于工程规模较大、施工环境条件比较复杂，并且在建模及仿真过程中需要考虑全面，根据系统仿真的要求，选择适用的仿真技术，动画演示虚拟世界的造型，并且进行有效的交互设计，可使以上问题得到有效的处理.

3结语

总而言之，建筑工程施工程序具有较强的复杂性，其涉及到的不确定性因素也多种多样，施工方案是否合理、资源类别及数量是否满足要求，等等诸多因素均对施工进度产生较大的影响.如果继续采用传统施工计划编制方法，将始终无法取得令人满意的效果.在此背景下，施工仿真技术的出现与应用，能够促使这些问题得到有效的解决.目前，我国计算机仿真技术在工程项目施工管理中的应用已经取得较大的发展，例如蒙特卡洛模拟、循环网络技术、地理信息系统（GIS）、Petri网以及虚拟现实技术等均在施工仿真中得到一定的应用，并且取得较好的应用成效.随着社会的发展以及我国科技技术的提升，三维立体的可视化技术终将会实现，不仅能够进行一般仿真数据的提供，也能对施工具体过程进行展示，从而为建筑工程项目施工管理提供更有效的帮助，促使我国建筑行业得到更好的发展。

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计算机在数学建模中的应用篇6

【关键词】实验室建设 实验室管理 大数据 计算资源管理

1 引言

随着大数据应用的推广，在教育领域上，大数据应用被用于分析学生的基础信息数据、学习过程数据、学习行为数据、技能状态数据和学习偏好数据等，借助相关的数据分析为教育活动、培养模式和教育决策提供合理的、有效的、科学的数据支撑。在大数据背景下，对高校实验室的建设、管理及应用提出了更高的要求：

（1）实验室建设应建设在具备计算资源的管理、数据存储、数据采集能力的功能框架上；

（2）实验室应能为各专业学生提供具备大数据实验、大数据分析能力的计算资源及框架；

（3）实验室平台应具备产学研培养模式的服务能力。

以人才培养与学科研究/建设互动为原则，大数据背景下实验室建设与学科发展、创新人才培养、师资技术培训紧密结合，本文提出了基于项目管理和计算资源管理的计算机专业实验室建设及管理的研究，并提出合理的解决方案，为推动教学和课程改革，推动教学模式和教学手段转变，具备分析学生技能、学习行为及数据处理（数据采集、存储、分析）能力，形成技能型、应用型人才培养模式创建一个良好的实验教学环境。

2 大数据背景下计算机专业实验室建设需求

在大数据背景下，随着学校近年来专业数量的进一步扩大，增加的专业对实践动手能力要求较高，为了达到更好的教学效果，现在的教学模式亟需发生变革，必须寻求一种更有效的实训模式。结合计算机学科及专业实验需求，实验室的建设应具备前瞻性、扩展性、普适性的特征，专业实验室的管理是管理员对计算资源进行运维的过程，体现了应用与理论相结合的需求。实验室具备云计算、云服务及数据处理的能力，为培养新型技能型人才提供良好的实验教学、实习实训、对外服务的平台及教学环境。在大数据背景下，计算机专业实验室的建设及管理应从以下的几个方面进行规划及分析：

（1）针对计算机学科各专业的共同特征，在理论教学中各课程间是一个协同耦合的关系，以软件开发过程为主线，将专业课程用规范的软件项目过程模式应用到实践教学管理中，将新的软件开发模式、新的开发技术、新的业务流程快速地部署到实践教学中并实施――该过程的实现对实验室建设提出了专业实验室中应具有基于项目管理平台的能力。

（2）针对云计算、大数据应用的发展，为各专业学生提供个性化服务，实验室应以虚拟计算资源的方式对各类用户提供系统平台服务、数据存储及数据分析能力的计算节点：一方面通过实验室平台能方便快捷地管理硬件设施并以虚拟资源的形成呈现出来；另一方面所搭建的对计算资源进行管理的云计算平台能为学生学习与计算资源管理相关的一系列课程的开设提供良好的软件和硬件相结合的实验环境。

（3）实验室管理中应提供云服务平台的管理模式，各类各层次及企业机构用户能按其在参与的项目中所担任的角色参与项目信息的共享、项目开发过程的协同、任务的分发及监督、讨论等基于项目管理的活动，并可提供方便地按需进行系统环境的配置、开发平台的部署等。

（4）提供知识库管理功能，在课程上、在项目开发模版上、在开发素材上、在代码复用上，为项目开发人员提供支撑的知识库及归档服务。

（5）计算机专业实验室的建设是一项既有硬件建设，又有软件平台建设的复杂工程，同时针对计算机专业的特点，实验室是学生走向岗位的跳板和桥梁，其软件平台的建设应以产学研平台为指导原则进行构建。

结合计算机学科的发展，云计算技术类专业在教学过程中通过实验室平台依靠云计算技术的模拟实践环境的构建，将各行业实际的应用过程整合进来，把专业知识和实践方法综合与贯通起来，能更好地解决云计算技术类专业人才的培养和师资培训的问题。

3 计算机专业实验室建设方案及管理模式

3.1 实验室建设方案的总体框架

针对高校的特点，实验室建设的总体应用架构的搭建及系统平台的构建遵循面向服务架构（SOA）原则，具备安全性、集中性、高效性、高可靠性、开放性、可扩展性。实验室的总体框架由软件平台和硬件设备整合而成，主要包含了：

（1）应用层――教学实验实训管理；

（2）云服务平台层――云服务运维管理层；

（3）虚拟资源层――计算资源的虚拟化及管理；

（4）基础设施层――服务器及网络等物理设备。

方案的总体框架如图1所示：

图1中“计算资源管理平台”主要负责以下的工作：

用户管理：团队用户的申请、审批、权限、生产环境及计算资源的配置模板管理。

计算资源分配管理：针对用户的需求，制作对应的软件生产环境系统镜像（配置生产环境、开发嘞薜龋，并为其分配相应的计算资源。

在线用户管理：用户VM的管理、计算资源的回收和分配；

基础设施的管理：在基础设施中添加、维护物理服务器的入群和退出等。

计算资源管理平台是一个基于云计算应用的管理平台，部署上主要采用一台高性能服务器或与云服务平台层的服务器（高性能服务器）捆绑在一起。

3.2 实验室管理平台――软件项目管理平台

为实现实验室的高效管理，为实现产学研的实习实训模式，实验室管理和核心平台――软件项目管理平台，平台主要由三个子平台构成，其框架如图2所示。

3.2.1 知识资源库管理平台

一方面为支持构件（源码库、类库），相关的文档――需求说明书、开发计划、设计说明书等，设计素材，测试用例，案例库等各个项目研发过程性知识资源的复用，以提高项目研发的效率；另一方面为教育培训提供各个方面的知识资源案例，为培养软件研发人才提供详细的项目过程管理规范、项目案例示范、编码案例示范、文档模板及文档撰写示范。

3.2.2 协同开发服务云端平台

以协同软件生产线为业务工作流（需求分析设计任务分解任务分发开发整合（单元测试）测试验收），线上（云端）主要管理：任务分解、任务分发、开发、整合（单元验收）、项目验收五个过程，其它过程为线下管理。在平台上，首先将需求与设计部分（线下由项目负责人、项目经理完成――教师、学生、企业协同完成任务的设计及分配）产生的软件设计说明书作为一个新的项目在平台中进行注册的初始化文档导入系统，线上部分主要有：组织级项目管理、项目生命周期管理、任务管理、测试管理、评审管理、外包管理、审查管理、知识和文档管理等基于混合敏捷开发方法（即支持敏捷和传统的项目管理）的标准和方法。

3.2.3 协同开发桌面云

将桌面计算机的计算和存储资源（包括CPU、硬盘、内存）集中部署在云计算数据中心机房，通过虚拟化技术将物理资源转化为虚拟资源，并按需向用户提供虚拟桌面服务。实现完整的水平整合和云化企业异构IT基础设施的能力，能够支持数据中心虚拟化或桌面虚拟化构筑云计算基础架构和运营模式，实现固定和移动融合的云接入能力，帮助学生跨学院/跨区域对项目开发环境下的桌面、应用和数据进行统一管理、和聚合，提升软件项目研发过程的信息安全及技术保密。

该平台基于项目过程建立一个以流程导向、以软件项目为中心的实验室运维支撑平台，为整个云实验室提供一套行之有效的运维管理体系。

3.3 实验室管理的内容

3.3.1 实验教学管理模式

按照“三位一体”原则，主要由实验室管理员、课程教师、学生、企业机构四个角色，为云计算教学实践和实验提供一个统一的管理服务模式，在管理平台中完成实验资源调度管理、教学资源管理、实训课程管理、实验软件管理、实验考核管理、用户管理、权限管理及其他个性化设置管理等。

3.3.2 实验课程管理

按照计算机学科各专业将课程理论和云实验课程两部分组成，涵盖基础原理、核心技术、平台实践、应用案例等。

最终用户通过网络，使用各种PC浏览器或移动终端设备接入实验教学管理门户，通过统一身份认证、访问控制等安全策略控制后，使用云实验室各种虚拟云资源及学校云实验课程，为最终用户提供云计算教学和体验。

4 计算机专业实验室实施架构及基础业务流程

解决方案实施架构及基础业务流程如图3所示。

为了降低实验室的维护成本，提高信息安全管理力度，采用“云端集中化”模式，通过云桌面技术将学生个性化桌面集中部署在服务器上，不同设备可以随意访问，同时实现桌面维护简单化、业务数据集中化。具备：

（1）稳定、节能；

（2）少故障、易维护；

（3）模板式桌面部署，系统安装、软件分发、环境设置、故障恢复等工作可以一键下发，减少运维工作量；

（4）移动化、更灵活提升办公效率；

（5）安全、易备份，业务数据集中存储，形成分布式共享数据存储，提供经济高效的存储。

5 结束语

在大数据背景下，高等教育的实验室建设及配套的管理平台应具备高开放性和可扩展性，一方面形成高效的实验室管理模式的配套工具；另一方面能为培养计算机专业提供与研究热点相关的实验环境。

参考文献

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作者简介

莫潇晓（1981-），男，广东省肇庆市人。现为肇庆学院教育技术与计算机中心助理实验师。研究方向为实验室管理、虚拟实验室、云计算。

作者单位

计算机在数学建模中的应用篇7

关键词：CFD方法；流体机械设计；运用分析

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.094

0 前言

近几年来，我国的工业化进程开展的如火如荼，工业制造业作为支撑国民经济发展的主力军受到了广泛的关注。在科技时代的影响下，各种多样化的科学技术被应用在流体机械设计中，并且发挥着重要的作用。CFD技术是现代化工业经常使用的一种手段，在汽车制造业、航空航天、造船业等领域中的应用相当广泛。除此之外，CFD技术还被使用在喷水泵、压缩机等流体机械设计当中。不管从哪一个角度看，CFD技术的应用都推动了工业领域的可持续发展。

1 CFD方法的基本概述

CFD也叫计算流体动力学，是流体力学领域中的重要组成部分，在工业机械设计中占据了关键地位。CFD是数学和计算机有机结合的产物，作为一门具有强大生命力的边缘学科，不管是在数学领域还是计算机领域，CFD方法的重要性都是无可替代的。在使用CFD技术的时候，需要依赖电子计算机作为工具，通过各种离散化的数学方法的合理利用，解决流体力学计算中的各种问题。利用先进的科学仪器模拟数值实验，根据实验数据构建虚拟模型，并且针对模型进行细致的分析与研究，从而实现利用数学知识解决流体力学实际问题的目标。常用的CFD技术软件为FLUENT。

任何流体的运动都不是随机，而是遵循一定的自然规律，所以在利用CFD方法研究流体力学的时候，也应该遵守一定的规律。常用的自然规律有质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。流体的运动非常容易受到外界因素的影响，并且在外界因素的影响下会发生一定的变化，而CFD方法的应用恰恰能够解决这些问题。CFD方法的应用是建立在数值数学和流体力学的基础上，通过先进的计算机软件进行数据分析，根据数据分析结果构建离散型数字模型，通过对模型的分析与研究来实现计算的目的[1]。

2 CFD方法在流体机械设计中的应用

2.1 CFD方法在喷水泵设计中的应用

喷水泵属于流体机械的一种，而CFD方法在流体机械设计中的应用比较广泛，所以CFD技术也能够使用在喷水泵的设计当中。喷水泵是一种输送液体水的工具，生活中常见的喷水泵有单极轴流叶轮机械，主要组成部分为静子与转子。常用的CFD技术软件为FLUENT，只要是跟流体机械设计有关的工业都可以使用FLUENT。不仅能够提升数值计算的准确性，建立更加完善的物理模型，还具备强大的处理功能，为喷水泵设计的可靠性提供了基本保障。

（1）建立模型。FLUENT软件的使用是建立在模型的基础上，所以要想充分发挥出FLUENT软件的重要作用，构建模型是非常必要的。在构建模型的时候，需要根据转子片数和静子片数进行分析，假设静子和转子都只有一个叶片，且转速为1200r/min，利用假设实验对水流流动问题进行分析，将预先设定好的数据输入到FLUENT软件当中，就可以开始建立模型了。模型构建完毕后还要适当的进行简化，简化到一定程度之后就可以进行网络划分与网格设置[2]。

（2）数值计算。喷水泵模型构建结束之后，需要根据模型进行数值计算。利用FLUENT软件中的三维单精度求解器进行分析，在三维单精度求解器中选择恰当的计算模型，然后根据所选择的标准进行函数分析，通过使用混合面来对喷水泵进行喷水实验，观察静子和转子的运动情况。另外，在