第18章：水流与数字

空间域上连续的物理量的场，如速度场和压力场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合来代替，通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的代数方程组，然后求解代数方程组获得场变量的近似值。可以看做是在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下对流动的数值模拟。

    董趋说：“我认为，对于河流来说，可以这样仿真。有这样几个步骤。”

    “1.建立河流模型:使用流程仿真软件建立河流的三维模型，包括河道、河床、水面和周围的环境等。可以使用建模工具创建河流模型,也可以从其他软件中导入河流模型。2.定义水滴:定义水滴的质量、体积、密度和运动速度等参数，并将水滴放置在河流中。3．设置力场:设置河流中的各种力场，例如重力、惯性力、浮力和阻力等,以描述水滴在河流中受到的各种力的作用。4．运行仿真:运行流程仿真软件，观察水滴在河流中的运动状态和受力情况。可以通过软件中的可视化工具来显示水滴的运动轨迹和受力情况。5．分析结果:根据仿真结果分析水滴在河流中的运动规律和特性,例如水滴的速度、加速度、流动路径和停留时间等。可以进一步优化模型和力场,以提高仿真结果的准确性和可靠性。”

    付烁说：“但是水的运行过程是很复杂的。怎么考虑到所有的情况呢？”

    展顾约想了想，说：“如果将水的全部循环过程都枚举出来呢。”

    水滴在地球上的循环过程包括蒸发、凝结、降水和地表径流。

    蒸发：太阳能照射到地球表面上的水体如海洋、江河湖泊、水库等，使水体表面上的水分子转变成气态水蒸气，从而进入大气层。

    凝结：水蒸气在大气层中上升后会遇到冷空气，水蒸气会迅速减少温度而凝结成小水滴，形成云块。

    降水：云块中的水滴不断凝结、增大，当水滴变得足够大时，就会落下降雨或降雪等形式的降水。部分降水会流入河流、湖泊、水库等水体中。

    地表径流：部分降水会滲入地下，使土壤、岩石等形成地下水层，并渗出地面称为地表径流，主要流入海洋。

    以上过程构成了地球上水的循环，水在地球上形成了一个不断转化、不断更新的生态循环系统。

    董趋说：“我看你就是喜欢用笨办法，枚举法。”

    付烁说：“那么在这个基础上，可以进一步完善方案。可以将水的各种运动模拟出来，然后测量，和模拟数值对比，然后修改模拟程序。”

    展顾约说：“这些我们可以实际测量，然后利用计算网络来试一试。”

    董趋说：“但是最困难的是怎么测量水滴的实际的状态，包括流速，压力，温度等等。”

    展顾约说：“我觉得宏观的水的流量还是可以检测的。”