·30·                              计算机应用技术                机械 2007年第1期 总第34卷
——————————————— 收稿日期：2006－10－20
基金项目：湖北自然科学基金项目支持（2005ABA310）
MATLAB 与VB 的混合编程 在稳态渗流分析中的应用
邓洋1，易先中1，田亚南2，张春生3
（1.长江大学 机械工程学院，湖北 荆州 434023；2.中国石油集团海洋工程有限公司辽河事业部，辽宁 盘锦124010；
3.中海石油（中国）有限公司 天津分公司，天津 塘沽300452）
摘要：阐述了应用MATLAB 与VB 编程工具相结合的手段开发稳态渗流特性研究软件的方法。以一维流动的分析为例，MATLAB 建立了一维流动的数学模型，实现对流动特性的分析，并给出可视化的结果。VB 与Matlab 的混合编程，有效的提高了程序的设计效率。
关键词：VB ； MATLAB ； 稳态渗流； 一维流动；
中图分类号：TP391.72                文献标识码：A              文章编号：1006－0316（2007）01－0030－03
Combined application of MATLAB and VB in analyzing of stable percolation DENG Yang 1 ，YI Xian-zhong 1 ，TIAN Ya-nan 2 ，ZHANG Chun-sheng 3
（1. School of Mechanical Engineering ，Yangtze University ，Jingzhou 434023，China ； （2. Liaohe Department ，Offshore Engineering Ltd Co ，CNPC ，Panjin 124010，China ； （3. China National Offshore Oil Corporation Limited ，Tianjin Company ，Tanggu 300452，China ）
Abstract: The paper describes the method of how to combine the programming tools of MATLAB and VB to develop software for the characteristic analysis of stable percolation.The analysis of 1-D flow was made for instance ，a 1-D flow model of characteristic analysis is established with MATLAB ， so the flow characteristics analysis can be made and the visible results can be simulated. The design efficiency is improved based on combined application of MATLAB and VB. Key words: VB ；MATLAB ；stable percolation ；1-D flow
MATLAB 是一套高性能的数值计算和可视化软件，它集数值分析，矩阵运算，信号处理和图形显示于一体，用该语言进行复杂算法设计的效率很高，并能对分析结果进行直观的数据显示。但它一般不能脱离
MATLAB 集成环境工作，生成复杂的人机交互式图形界面的能力不强，这给用户开发交互式演示系统带来了极大的不便。而VB 作为一种可视化的，面向对象的，事件驱动的Windows 应用程序的开发平台，能迅速有效的编制程序界面，但它没有MATLAB 那样强大的科学计算功能。若将MATLAB 与VB 结合，实现VB 对MATLAB 的控制，使各自的优势充分发挥出来，对于缩短开发周期，提高编程效率，优化系统结构是相当有意义的。
1 VB 与MATLAB 结合的实现方法
VB 与MATLAB 的结合有四种接口方法：M 文
件，MatrixVB ，ActiveX 和DDE 技术。
1.1 mcc 技术
通过M 文件，MATLAB 只提供了C 和Fortran 编程语言的接口，VB 是不能直接调用M 文件的，可利用mcc 将M 文件生成EXE 文件，再在VB 模块中声明三个API 函数（WaitForSingleObject ，CloseHandle 和OpenProcess ），最后使用Shell 命令即可实现VB 和MATLAB 的链接。通过M 文件的结合方式交互性较差，只适合对于实时性要求不高的数据交换的应用。
1.2 MatrixVB 技术[1]
MatrixVB 是MathWorks 公司针对VB 提供的一个Matlab 函数库，它提供了600多个函数，包括基本的数学运算和功能强大的信号处理，线性代数，
串运算及图形图像处理功能等，为VB 提供了强大的功能扩展。MatrixVB 安装完成后，只需在VB 工程中引用Mmatrix 即可。
1.3 DDE 技术
动态数据交换（DDE ）是在Windows 环境下支持客户/服务器计算模式的重要技术，两个Windows 应用程序之间可以通过交换数据来相互连接，由于VB 支持DDE 客户端功能MATLAB 提供了DDE 服务功能，因此利用VB 和MATLAB 的动态数据交换能力，可以实现在VB 应用程序中调用MATLAB 。
1.4 ActiveX 技术[2]
ActiveX 技术是一种基于Microsoft Windows 操作系统的组件集成协议，通过ActiveX ，开发者和终端用户可以选择由不同的开发商发布的面向应用程序的ActiveX 组件，并将它们无缝地集成到自己的应用程序中，从而完成特定的目的。
在MATLAB 中，对两种类型的ActiveX 技术提供了支持，即ActiveX 容器和ActiveX 自动化，其中ActiveX 自动化包含了ActiveX 自动化服务器和ActiveX 自动化控制器两种类型的ActiveX 组件。通过MA
TLAB ActiveX 自动化服务器技术，用户可以在自己编写的ActiveX 自动化控制器程序或ActiveX 容器程序中对MATLAB 进行操纵；而通过MATLAB ActiveX 自动化控制器技术，用户可以在MATLAB 中，通过编写M 函数对ActiveX 自动化服务器进行各种控制，包括初始化和删除。
2 稳态渗流的数学模型
稳态渗流是指多孔介质的流场中各个空间点上的物理量如压力，流速等均与时间无关。在均质地层中稳态渗流由拉普拉斯方程描述[3]：
（1）平面平行流：在实验中测定岩芯的纵向渗透率过程中，可以认为流线是一组互相平行的直线，设介质长度为L ，供给边缘压力为e p ，排液道（流出端）压力为w p ，则
2
2
d 0d p
x = (0)e p x p == ()w p x L p ==
（2）平面径向流：圆形地层有边水供给的中心有一口井。井的半径为w r ，圆形地层半径为R ，井底压力为w p ，外边界压力为e p ，则
d d ()0d d p
r r r =    w r r R << ()w w p r r p == ()e p r R p ==
（3）球形向心流：一个半球形的储液层，顶部为一圆平面，底部为半球面，其半径为h ，也就是地层厚度，顶部原面中心被局部钻开，钻开部分为半径为w r 的同心半球，底部半球面是供给边界，即有底水使其保定压为e p ，则
2d d 2p Q
r K r µπ=− ()e p r h p == ()w w p r r p ==
利用求解微分方程可以解出各种类型的压力分布，从而得到它们的仿真曲线。
3 仿真软件的设计
本文采用的是MATLAB ActiveX 自动化服务器技术，以VB 开发界面，在界面输入仿真参数传递给MATLAB 计算，计算完数据后将该参数下仿真曲线在VB 开发的界面上显示出来。
（1）首先将VB 和MATLAB 实现连接。代码如下：
Dim Matlab As Object
Set Matlab = CreateObject （"Matlab.application"）
（2）将界面中输入的数据传递给MATLAB （图1）
Dim i （） As Double
Dim canshu （1 To 3） As Double Dim L ， Pe ， Pw As Double
canshu （1） = Val （Text1.Text ） '介质长度L canshu （2） = Val （Text2.Text ） '供给边缘压力Pe
canshu （3） = Val （Text3.Text ） '排液道（流出端）压力Pw Call Matlab.putfullmatrix （"gcs"， "base"， canshu ， i ）
（下转第47页）
由图4可知，当刀具浸入工件的深度由25％，铣削极限切削深度为0.22 mm
改变系统径向切削系数，计算出径向切削系数和极限切削深度的关系，如图5所示。
当刀具浸入25％和95％时，改变系统的径向切削系数，由图5可知，随着径向切削系数的增大，极限切削深度在降低。
改变系统阻尼比进行仿真，得到系统阻尼比和极限切削深度的关系，如图6所示。
图4 刀具浸入工件25％时的稳定性叶瓣图
图5 径向切削系数对稳定性的影响
图6系统阻尼比对稳定性的影响
在刀具浸入工件为25％和95％时，改变系统阻
尼比，由图6可知，随着系统阻尼比的增大的增大，
极限切削深度在升高。
3 结论
由仿真分析结果可知，主轴转速和轴向切深间
有着密切联系。随着主轴转速的增大，轴向切深呈
周期性的变化趋势。系统切削参数也对轴向切深有
影响，增大径向切削参数会使轴向切深减小，增大
系统阻尼会使轴向切深增大。在相同转速下，随着
刀具浸入工件比例的增大，轴向切深增大。本文中
的仿真结果和其他学者的试验结果做了比较，并无
太大误差，证明仿真结果的有效性。
参考文献：
[1]Tobias，S.A，1965.Machine Tool Vibration. Blackie and Sons Ltd.
[2]Y. Altintas and E. Budak. Analytical Prediction of Stability Lobes in
Milling[J]. Annals of the CIRP，199544（1）：357－362.
[3]Smith，S. and Tlusty，J.，1993，”Effcient Simulation Programs for
Chatter in milling .Annals of the CIRP，42/1：463－466.
[4]陈勇，刘雄伟. 在Matlab/Simulink环境下的动态铣削力仿真，华
侨大学学报，2003，24：168－17.
（上接第31页）
（3）MATLAB计算完后将仿真曲线在VB设
waitforsingleobject函数计的界面中显示出来（如图2）
图1 数据读取界面图2 平面径向流演示界面
4 结束语
VB是简单，易学的可视化编程语言，但它在
科学计算功能上还比较薄弱。MATLAB在数值分析
和图形仿真上有它的优势，但在生成可交互式图形
界面能力方面还不强。本文充分利用VB和
MATLAB的优点，利用Active技术，将两者结合起
来，以渗流力学中的稳态渗流为例，编制了相应的
分析软件，为该方面的可视化开辟了新的思路。
参考文献：
[1]何英，何强．Matlab扩展编程[M]．北京：清华大学出版社，2002．
[2]刘志俭．等.MATLAB应用程序接口用户指南[M]．北京：科学出
版社，2000．
[3]孔祥言．高等渗流力学[M]．合肥：中国科学技术大学出版社，1999．
0      5000    10000    15000
主轴转速（r/min）
6
4
2
轴
向
切
深
/
（
m
m
）
0 0.2 0.4
径向切削系数
0.4
0.2
极
限
切
削
深
度
（
m
m
）
0 0.02 0.04
系统阻尼比
0.4
0.2
极
限
切
削
深
度
（
m
m
）