大规模粒子模拟的后处理与可视化

近年来,高性能计算与并行技术取得了很大的进展,粒子模拟的数据规模也随之快速增长,目前已达到10亿粒子以上,对其模拟结果的可视化已远远超出了单机的处理能力范围。为实现大规模粒子模拟结果的后处理与可视化,本文采用了并行处理和LOD两种技术,其中并行处理部分采用数据并行的方式,突破了单机处理能力的限制;LOD技术使用户能够控制进入可视化流水线的数据规模,从而减轻了可视化流水线的负担并加快了绘制速度。本文初步实现了大规模粒子模拟结果的可视化,为下一步工作奠定了基础。

四面体网格化的粒子数据特征可视化

天文粒子数据的可视化对科学家研究宇宙的结构和演化的过程有非常大的帮助,特别是借助于时序可视化可以表现复杂的结构特征,是其他方法无法达到的.文中分析了现有的粒子绘制方式,提出了一种优化的四面体网格粒子绘制算法.算法在数据处理阶段,按粒子编号切分成N个数据片,同时计算不同时刻同一粒子运动状态标记量;在组建四面体阶段,根据周期性边界条件和粒子的运动状态,将粒子数据组成四面体网格;保持不同时刻四面体的组成粒子不变,然后对这些四面体进行投影和绘制.文中算法内存占用小并且适合并行化处理.通过实验,将可视化结果与粒子投影的绘制算法对比,证明文中算法在展现宇宙的结构特征上有很大的优势,并且使宇宙的纤维结构更加连贯完整.

海冰与海洋平台碰撞分析中的可视化方法

针对基于离散元方法的海冰与海洋平台结构碰撞分析系统,对运行于CPU-GPU异构高性能计算平台上的大规模粒子模拟进行可视化方法的研究.使用Open GL完成不同规模的平整冰、浮冰、冰脊和不规则形态海冰的呈现,不同形状海洋平台结构与受力网格的绘制,海冰粒子的运动轨迹与速度的表达,海浪效果的模拟以及碰撞过程的动画演示等.通过定义合理的交互模式与接口,在一定程度上融合GPU加速的离散元计算与后处理显示,基于多进程管道通信、多线程并行输出等实现在GPU加速计算的同时实时显示粒子模拟计算结果.该方法在帮助研究者随时掌握程序执行状况的同时,大幅减少后续传输、处理和存储的数据.