流场可视化 _生活百科

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流场可视化【流场可视化】流场可视化作为面向计算流体动力学(CFD)的科学计算可视化技术，是科学计算可视化研究和CFD研究的一个重要部分，它主要涉及流场数据的表示、变换、绘製和操作，在流体力学、天气预报、爆轰数据模拟当中都有广泛的套用。总体说来，流场可视化要完成两方面的工作，建立流场场景和提供互动工具。建立流场场景是指绘製流场中各种物理量的分布状况；互动工具则提供与场景的互动手段。
基本介绍中文名：流场可视化
外文名：flow visualization
领域：计算机
释义：面向CFD的科学计算可视化技术
涉及内容：流场数据的表示、变换、绘製等
套用：流体力学、天气预报等
科学计算可视化(VISC)科学计算可视化(VISC，Visualization in Scientific Computing)也称为科学可视化(Scientific Visualization)或简称为可视化(Visualization)，是计算机图形学的一个重要研究方向，是图形学的一个新的研究领域，它涉及计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机互动等。科学计算可视化的实质是运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据或者数据採集获得的数据(如有限元分析数据等)转换为图像，在萤幕上显示出来并进行互动处理，它将符号变为几何形体，使研究者可以观察他们的仿真或计算结果。可视化提供了一种观察不可见事物的方法。流场可视化的研究内容流场可视化的研究内容主要有以下几个方面：(1)几何体与格线的显示及评估。计算几何体的定义和格线划分的好坏直接影响到计算的收敛性和精度，流场可视化要求能够显示格线生成的结果，并提供互动式格线生成和质量检测技术。(2)计算过程的显示与流体结构辨识。为加深对流场的研究，有必要跟蹤显示流场的计算过程，这样就可以方便地检验算法的正误和直观感受结果的生成。流体运动中会形成多种结构，如激波和涡，流场可视化要提供对此类结构的辨识。(3)结果显示与分析。结果显示就是绘製流场和物理量的分布状况。流场中涉及到的物理量有速度、温度、压力、密度、涡强和应力等，流场可视化要支持这些物理量的三维显示。结果分析是指通过提供互动技术(如视角变换)对流场进行观测和研究，并要求提供儘可能实时地操作环境。(4)数据比较。数据比较是指通过提供直接的可视化比较方法促进不同流场模拟或流场模拟与实验结果之间的快速比较。流场可视化的研究模型数据流模型关于流场可视化的研究模型，目前广泛採用的是面向数据的数据流模型(Data FlowModel)，如图1所示。在数据流模型中，滤波是从原始数据中提取感兴趣的数据，映射是构造数据的几何表示，绘製则是将数据的几何表示转换成可被显示的图像信息。此模型很容易理解和利用，但它没有考虑可视化技术同套用领域之间的关係。

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图1 数据流模型模型中心法由于数据流模型没有考虑可视化技术同套用领域之间的关係，为此，Brodile 又提出了可视化过程的模型中心法(Model-Centered Approach)，如图2所示。在模型中心法中，建模是指从採样数据构造经验模型，此模型要与套用领域相一致，以便于数据的正确插值等处理，观察是根据套用领域的不同，选择合适的技术显示数据，如用直接体绘製显示 CT 数据，用流线显示流场速度场等。同数据流模型相比，模型中心法的建模相当于数据流模型中滤波的一部分，观察对应于余下的部分。模型中心法考虑到了不同套用领域的不同需求，更符合现实的需要。