針對(duì)氡氣及其子體運(yùn)移機(jī)制的研究是開展氡氣研究的基礎(chǔ)。近年來，對(duì)氡氣運(yùn)移機(jī)制提出了新的研究角度：團(tuán)簇、微粒等方面.經(jīng)反復(fù)論證，團(tuán)簇理論不斷趨于成熟，但研究手段較為落后，僅通過通用仿真軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，針對(duì)性差。因此，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在氡氣運(yùn)移研究領(lǐng)域中存在技術(shù)空白。本文利用模擬仿真技術(shù)應(yīng)用到氡氣運(yùn)移、分布等相關(guān)研究中，對(duì)研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)的比較和模仿，提高研究技術(shù)的效用性和安全性。

　　團(tuán)簇是由幾個(gè)乃至上千個(gè)原子、分子或離子通過物理或化學(xué)結(jié)合力組成的相對(duì)穩(wěn)定的微觀或亞微觀聚集體，其物理和化學(xué)性質(zhì)隨所含的原子數(shù)目而變化。團(tuán)簇是材料尺度納米材料的一個(gè)概念。團(tuán)簇的空間尺度是幾埃至幾百埃的范圍，用無機(jī)分子來描述顯得太大，用小塊固體描述又顯得太小，許多性質(zhì)既不同于單個(gè)原子分子，又不同于固體和液體，也不能用兩者性質(zhì)的簡單線性外延或內(nèi)插得到。因此，人們把團(tuán)簇看成是介于原子、分子與宏觀固體物質(zhì)之間的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的新層次，是各種物質(zhì)由原子分子向大塊物質(zhì)轉(zhuǎn)變的過渡狀態(tài)，或者說，代表了凝聚態(tài)物質(zhì)的初始狀態(tài)。

　　1 系統(tǒng)概述

　　該系統(tǒng)的開發(fā)借助計(jì)算機(jī)仿真學(xué)、圖形學(xué)，結(jié)合軟接口設(shè)計(jì)的原則,完成了系統(tǒng)功能模塊的開發(fā)。系統(tǒng)功能模塊分為文件管理、圖形顯示、數(shù)值分析與模擬、窗口管理、幫助五個(gè)部分。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)功能，結(jié)合軟件工程[4]設(shè)計(jì)原理，采用模塊化設(shè)計(jì)思路，完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　1.1 文件管理

　　文件管理模塊主要用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)通訊等功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)將以文本的形式進(jìn)行管理，該文本可在其他文本編輯器（例如記事本）或電子表格（例如EXCEL）中打開，并通過數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能模塊完成數(shù)據(jù)通訊。

　　1.2 圖形顯示

　　圖形顯示功能模塊提供二維曲線顯示和三維曲線顯示。二維曲線顯示包括：射氣濃度隨距離分布、射氣濃度隨時(shí)間分布、不同方向上離散點(diǎn)的計(jì)數(shù)對(duì)比規(guī)律的描述。三維曲線顯示包括：射氣濃度等高線描述。

　　1.3 數(shù)值模擬

　　數(shù)值模擬功能模塊用于模擬未知參量、模擬結(jié)果的分析和整理、確定修正系數(shù)等。此外，利用理論模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得到的模擬值和實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行分析，進(jìn)而完成理論模型的論證。模擬界面如圖1所示。

　　2 關(guān)鍵技術(shù)算法設(shè)計(jì)

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路，自頂向下進(jìn)行功能抽象，通過軟件分層結(jié)合軟接口調(diào)用進(jìn)行信息通訊，保證模塊的獨(dú)立性、程序的可重用性。在設(shè)計(jì)過程中，涉及到的關(guān)鍵技術(shù)及模塊有：數(shù)據(jù)流管理模塊、數(shù)據(jù)值到曲線轉(zhuǎn)換模塊及曲線顯示模塊。

　　2.1 數(shù)據(jù)流管理模塊

　　數(shù)據(jù)流（data stream）初是通信領(lǐng)域使用的概念，代表傳輸中所使用的信息的數(shù)字編碼信號(hào)序列。然而，我們所提到的數(shù)據(jù)流概念與此不同。這個(gè)概念初在1998年由Henzinger在文獻(xiàn)87中提出，他將數(shù)據(jù)流定義為"只能以事先規(guī)定好的順序被讀取的數(shù)據(jù)的一個(gè)序列".數(shù)據(jù)的持續(xù)到達(dá)意味著數(shù)據(jù)量可能是無限的。而且，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的結(jié)果不會(huì)是終的結(jié)果，因?yàn)閿?shù)據(jù)還會(huì)不斷地到達(dá)。因此，對(duì)數(shù)據(jù)流的查詢的結(jié)果往往不是性而是持續(xù)的，即隨著底層數(shù)據(jù)的到達(dá)而不斷返回的結(jié)果。

　　2.1.1 模塊分析及流程設(shè)計(jì)

　　"數(shù)據(jù)流管理模塊"主要完成數(shù)據(jù)流通訊，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)需要提供四類不同的操作：直接導(dǎo)入數(shù)據(jù)；根據(jù)導(dǎo)入的數(shù)據(jù)在相應(yīng)對(duì)話框顯示；將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化成二維曲線顯示；將導(dǎo)入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化成三維曲面顯示。數(shù)據(jù)導(dǎo)出是導(dǎo)入的逆過程。

　　算法步驟如下：系統(tǒng)讀數(shù)據(jù)后經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后判斷操作類型（包含四種操作類型），根據(jù)不同的操作類型調(diào)用不同模塊接口。

　　2.1.2 關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)

　　程序采用模塊化設(shè)計(jì)思路，通過兩個(gè)"類對(duì)象"完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)：Class1"類對(duì)象"讀取數(shù)據(jù)流并進(jìn)行數(shù)值換算、display"窗體類對(duì)象"提供圖形顯示設(shè)計(jì)工作。

　　功能函數(shù)：openfile（）打開文件夾、class.ndclass.Disfun（）數(shù)據(jù)過濾、ndclass.ndzb（）特征值提取、 getndzb（） 等高濃度擬合、class.ndclass.Nhfun（）數(shù)據(jù)平滑、getmaxclass1.DisData（）數(shù)據(jù)預(yù)處理等函數(shù)，以及其他數(shù)值處理、返回函數(shù)編寫在Class1"類對(duì)象"中，以提供不同的模塊調(diào)用。

　　功能函數(shù)：OnPaint（）繪制、MyPaint（）重載、getkd（）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、drawqx（）、曲線顯示等函數(shù)，以及其他系統(tǒng)輔助函數(shù)編寫在display窗體"類對(duì)象" 中。部分代碼如下：

　　protected override void OnPaint（PaintEventArgs e）

　　{    base.OnPaint （e）；

　　datamaxx = getmaxclass1.getmaxnum （data1）；

　　datamaxy = getmaxclass1.getmaxnum （data2）；

　　ndclass1.ndzb（DataFileName,data1,data2,data3）；

　　k = ndclass1.rei （）；

　　getkd（datamaxx,datamaxy）；

　　…

　　2.2 數(shù)據(jù)值到曲線轉(zhuǎn)換模塊

　　2.2.1模塊分析及流程設(shè)計(jì)

　　流程設(shè)計(jì)如下：系統(tǒng)首先讀數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的有效性之后存入相應(yīng)的數(shù)組列表中。然后系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，從原始數(shù)據(jù)中提取特征信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)平滑之后，將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式。同時(shí)按坐標(biāo)數(shù)據(jù)、連接信息、濃度特征三部分分類存放后導(dǎo)入系統(tǒng)繪制曲線。

　　數(shù)據(jù)值到三維曲線轉(zhuǎn)化模塊與二維曲線繪制有著異曲同工之妙，不同在于三維等高線的繪制過程中涉及到的濃度等高點(diǎn)的確定，因此，程序?qū)⒓尤?數(shù)據(jù)擬合"功能模塊。從而，大大縮短開發(fā)周期。數(shù)據(jù)值到三維曲線轉(zhuǎn)化模塊流程設(shè)計(jì)如圖2所示。

　　2.2.2 關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)

　　數(shù)據(jù)值到曲線的轉(zhuǎn)換模塊主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)流通信部分，完成的工作是將讀入的數(shù)據(jù)值轉(zhuǎn)化成圖像形式顯示在屏幕上。根據(jù)轉(zhuǎn)換曲線類別的不同，操作執(zhí)行的流程也有所不同。因此，需要進(jìn)行判斷操作，選擇不同的模塊入口。程序設(shè)計(jì)的部分代碼如下：

　　public void ndzb（string s ,double[] datax,double[] datay,double[] datan）

　　{     Class1.readerclass readerclass = new readerclass （）；

　　射氣運(yùn)移模擬系統(tǒng)。Class1.getmaxclass getmaxclass = new getmaxclass （）；

　　maxn = getmaxclass.getmaxnum （datan）；

　　AnalNDFuncion（maxn）；

　　for（xhblj = 0;xhblj<k;xhblj++）

　　{    if（ datax[xhblj] > 0 & datay[xhblj] == 0 ）

　　{    area1.Add  （ datax[xhblj] ）；}…

　　if（area1.Count >0）

　　…

　　2.3曲線顯示模塊

　　2.3.1模塊設(shè)計(jì)分析及流程設(shè)計(jì)

　　曲線顯示模塊為用戶提供直觀的圖形界面顯示，包含二維圖形顯示、三維圖形顯示模塊。曲線顯示模塊設(shè)計(jì)中，將根據(jù)"數(shù)據(jù)值到曲線轉(zhuǎn)換模塊"生成的有效特征數(shù)據(jù)值進(jìn)行繪制。由于GDI+坐標(biāo)系統(tǒng)與常用的笛卡爾坐標(biāo)系不同，因此系統(tǒng)提供了坐標(biāo)變換模塊。二維曲線同三維曲線的設(shè)計(jì)理念相似，只是在繪制技巧中有所不同?，F(xiàn)以三維曲線繪制流程為例，流程如圖3所示。

　　2.3.2 關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)

　　曲線繪制顯示功能主要采用了GDI+圖形設(shè)備接口技術(shù)完成曲線繪制要求，系統(tǒng)通過Graphics類對(duì)象提供完備的繪制方法和屬性，部分代碼如下：

　　if（VerOrLevbool==0）//豎直方向的濃度分布；

　　{  PMx = tranx / cursorx *（PMxArr[i]-stapot）+40+tranx;

　　PMy = VerNDLineCla.rePMY （PMDisArr）； }

　　else if （VerOrLevbool==1）//水平上向上的濃度分布；

　　{  PMx = LevNDLineCla.rePMX （PMDisArr）； … }}

　　在繪制過程中主要調(diào)用GDI+ System.Drawing類中的：Brush、Font、Graphics、Pen、Region等類，以及Graphics 類的DrawLine、DrawString等方法，繪制出氡及其子體二維和三維分布曲線。

　　本文以計(jì)算機(jī)模擬作為氡及其子體運(yùn)移機(jī)制研究的一種新手段和工具，模擬分析了氡及其子體運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型，獲得了有參考價(jià)值的分析結(jié)果。該結(jié)論對(duì)揭示團(tuán)簇理論的科學(xué)性具有重要意義，同時(shí)對(duì)揭示地氣向上運(yùn)移、氣溶膠的形成與運(yùn)移以及團(tuán)簇研究都具有積極和深遠(yuǎn)的影響。

　　模擬技術(shù)提供的預(yù)見性，可預(yù)測系統(tǒng)的特性、外作用的影響，可以更直觀地為團(tuán)簇理論提供有力的技術(shù)支持，并為氡運(yùn)移研究提供新的研究途徑。這種研究思路充分利用計(jì)算機(jī)的豐富資源，提高研發(fā)的安全性，而且具有經(jīng)濟(jì)、可靠、易升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。因此，計(jì)算機(jī)模擬引入射氣分布規(guī)律研究是一個(gè)必然的趨勢。