张量投票在流可视化中的应用

流可视化作为科学计算可视化领域的一个经典方向是一项展示液体/气体等流体的动态行为的矢量可视化技术,是流体力学研究的一项重要工具,并在气象分析(天气预报)、航空动力学、海洋学、工业流程分析、爆轰数据模拟、水利工程中的数字流域建设等许多领域中起到很重要的作用。该文对流可视化的相关工作进行了较为系统的介绍,并在此基础上展示了张量投票技术在流可视化中的应用。

基于有限元的损伤结构功率流可视化研究

基于有限元法对裂纹损伤结构的功率流进行可视化研究。引入结构声强的概念,给出有限元壳单元和实体单元中结构声强的表达式。给出流线可视化的概念,并应用到结构声强流线的可视化中。利用1/4点单元法来模拟裂纹,计算得到了裂纹结构在不同裂纹参数和不同激励频率下的位移响应矢量图、声强矢量图和流线图。实现了结构表面能量分布、传播以及在裂纹位置周围的分布的可视化,为掌握振动能量在损伤结构的分布、损伤的识别提供了新的手段。

面向三维流管可视化的各向异性屏幕空间环境光遮蔽算法

屏幕空间环境光遮蔽(AO)算法是一种流行的全局光照技术,此类技术可用于辅助复杂3D流管场景的可视化,以便于更好地理解场景分布特点。对此提出一种屏幕空间各向异性AO方法来实现复杂三维流管场景可视化。其基本思想是利用三维流管的特性设计两个各向异性滤波器,来指导计算流管场景AO时的屏幕空间采样和空间复用步骤。具体而言,这种策略通过各向异性地生成垂直于流管方向的采样点计算AO。该策略可以减少算法在获取满意渲染结果时所需的样本数量。同时为了进一步提高算法性能,提出对邻近像素的AO计算结果进行沿流管方向各向异性空间复用。实验结果表明,该算法在渲染质量和性能上均优于现有的屏幕空间AO算法方案。

基于聚类融合的三维流线可视化方法

为解决使用聚类方法实现三维流线可视化时,存在特征提取不全面、可视结果破坏流场连续性、聚类簇划分不稳定导致流线代表性差等问题,提出了基于聚类融合的三维流线可视化方法。该方法由特征间距离度量方法和聚类融合方法两部分组成,将特征间距离和空间距离分别作为流线间的相似度进行聚类,对得到的聚类结果进行加权合并后再划分。将该方法在具有多个不同特征的数据集上进行了实验,并与现有方法进行了定性、定量比较。结果表明,与现有方法相比,该方法能够较好地平衡特征提取和流线分布之间的关系,聚类簇划分的稳定性提高了2%~5%,矢量场重构的精度提高了3%~5%。

2014铝合金搅拌摩擦焊接过程塑性金属流变可视化

采用“标记嵌入技术”对2014铝合金搅拌摩擦焊缝金属塑性流变进行了研究。试验分析结果表明,在搅拌摩擦焊接过程中,焊缝金属材料流动关于焊缝中心线是非对称的,在前进边一侧,既有材料向前流动也有材料向后流动,而在回撤边一侧,材料只发生向后运动;在焊缝上部表面附近,由于搅拌头轴肩的影响,材料向前转移非常明显。建立了二维焊缝金属塑性流变模型,模型能很好地解释焊缝金属流变过程。

阶梯动压滑动轴承油膜流态可视化试验研究

阶梯动压滑动轴承深腔和浅腔油膜厚度相差较大,油膜流态会随之发生变化。采用可视化试验方案,利用气泡示踪法研究阶梯动压滑动轴承在深、浅腔及边界处的油膜流态变化规律,考察主轴转速、最小半径间隙对油膜流态的影响。结果表明:阶梯轴承的台阶突变处易导致油膜涡旋,出现紊流、层流混合现象;随着转速增加,深腔处油膜紊流现象加剧,随半径间隙增大,浅腔处容易产生紊流现象。试验数据与理论判据计算结果趋势一致。

流线可视化技术研究与进展

流线可视化技术是普遍采用的CFD矢量场可视化工具。简要回顾了流线可视化技术的 理论和实际意义，以及流线生成的两类技术；重点针对流场数据和流线表达方法的特点，介 绍了流线可视化研究中一些具有共性的问题，以及近年来流线可视化技术的研究热点和动态 。

一种针对日志数据流的实时可视化方法

针对网络考场中的常规监考手段无法及时发现网络作弊的问题,提出了一种针对网络考场监控日志数据流的可视化方法。该方法以网络考场的监控日志数据流作为处理对象,对数据流进行实时可视化,以及时发现考试过程中的异常行为。首先将实时采集到的日志数据,根据日志规则分解为考生、考试机、题目等主要信息;根据考生的首次日志记录信息,建立考生/考试机对应信息表;然后针对每一条接收到的日志,将其主要信息元素与可视化元素进行映射,将整个考场中所有学生的考试状态呈现在同一可视化结果中。一旦有考生存在作弊等异常行为,可视化结果中能够实现明显的提醒,并能对考生进行行为分析。实验结果表明,文中方法能够对日志数据流数据进行实时展示,文中的数据处理方法能够满足实时交互需求。

表意性方法在三维流线可视化中的应用综述

流线可视化是流场可视化的重要方法,其能直观地表达流场的结构和流动趋势。但在三维流场使用流线可视化时,不恰当地绘制方法、选择方法、呈现方式会导致可视化结果表达能力差,用户很难从中高效获取流动信息。重点对解决该类问题的表意性可视化方法进行了调研,为了全面反映表意性方法在三维流线可视化中的研究进展,对近十几年国内外具有代表性的论文进行了系统地阐述。首先介绍了表意性可视化方法的相关概念,然后将视觉感知增强类、可见性管理类和焦点+上下文等表意性方法在三维流线可视化中的应用进行分类阐述,并讨论了各种方法的优缺点。最后总结分析了表意性方法在三维流线可视化中面临的问题和挑战,并对未来的研究方向进行了展望。

基于着色模型实时构造的海洋流场动态流线可视化方法研究

为了实现海洋流场流向、流速等特征信息的直观高效可视化表达,提出了一种基于着色模型实时构造的海洋流场动态流线可视化方法。设计了一种可适应三维纹理的流线属性信息存储结构,构建面向动态流线的着色模型并进行流线实时构造,实现复杂海洋流场的动态可视化表达。实验结果表明,相较于静态流线可视化方法和基于动态图元的流线可视化方法,该方法显著提高了流场海量数据集的可读性以及流场可视化的渲染效率与表达效果,更直观、流畅地反映了流场的时空特征和复杂动态过程。

三维流场可视化综述

三维流场可视化主要通过计算机图形学方法来描述复杂的流场结构,揭示流体内部规律和物理特征,在航空、气象、医学等领域具有重要意义。由于三维空间维度和数据量的影响,目前三维流场可视化中尚存在不少问题亟待解决。对三维流场可视化研究现状和方法进行了分类描述,从基于线的可视化、基于面的可视化、基于体绘制的可视化以及基于纹理的可视化等4个方面对当前的研究现状加以分析总结,介绍了各方面的研究进展和存在的问题。总结了三维流场可视化中的主要问题,并对未来工作提出了一些建议。

船维修器材可视化物流管理系统的研究

如何建立一个船维修器材可视化物流管理系统是一项综合性的系统工程。文章将电子商务技术、无线通讯技术等应用到这一领域,并给出了总体设计方案。

带矩形重入腔的直肋微通道内流动沸腾换热特性

为揭示矩形重入腔强化直肋微通道内流动沸腾换热的机理,采用实验方法研究了带矩形重入腔的直肋微通道内的流动沸腾换热特性,获得了不同质量流率(200~500 kg·m^(-2)·s^(-1))和不同热流密度(0~78.16 W·cm^(-2))条件下微通道内的传热系数和压降,并与无矩形重入腔的直肋微通道内的流动换热性能进行了对比。结合流态可视化测量结果,对微通道内流动沸腾过程中的流态进行了分析。实验结果表明:相比无矩形重入腔的直肋微通道,带矩形重入腔的直肋微通道内表现出更好的传热特性,尤其是在高质量流率G>400 kg·m^(-2)·s^(-1)条件下,各流态下带矩形重入腔的直肋微通道的传热性能均有所提升,G=500 kg·m^(-2)·s^(-1)时提升了14.8%;重入腔结构对液相工质的毛细牵引效应,提高了直肋微通道在高热流密度下的换热能力和临界热流密度;带矩形重入腔的直肋微通道的临界热流密度比无重入腔直肋微通道提升了15.2%;在单相区,带矩形重入腔的直肋微通道内的压降损失略高于无重入腔直肋微通道;G=500 kg·m^(-2)·s^(-1)时,在两相区带矩形重入腔的直肋微通道内的压降损失相比无重入腔直肋微通道下降了约48%。

非结构网格流线快速可视化方法

流线是矢量场最常用的可视化方式之一,特别是在油气田油层数据分析中大量使用。但是目前的流线可视化方法需要大量的数值积分运算,效率较低,难以满足大规模矢量场快速可视化处理与分析的需要。针对该问题,提出一种避免数值积分的流线快速可视化方法。该方法将流线表示成矩阵形式,将积分运算转化成流线与非结构网格单元各表面求交点的问题,利用牛顿迭代法进行求解,避免繁琐的数值积分运算,提高了流线可视化的速度。实验结果表明,相比已有方法,此方法可节约30%左右的时间。

热荷载作用下薄板振动能流的可视化研究

基于振动声强法研究了热荷载作用下矩形薄板中振动能量的传递和分布特性.首先,得到热荷载作用下薄板的振动方程,并详细给出了热荷载作用下薄板振动声强的表达式,可利用模态叠加法求出薄板振动的横向位移.之后,利用流线可视化技术,通过流线图显示出薄板振动时能量流出的位置,能量被吸收的位置和能量的流动路径.最后,通过具体的数值算例分析了热荷载和机械荷载对薄板振动时能量流动的影响,数值模拟表明施加热荷载后会改变机械荷载对薄板中振动能量流动的影响,使振动能量的流动路径发生明显改变,且在不同的热荷载作用下,通过改变机械荷载可以抵消热荷载对振动能量流动的影响.

模块化可视化环境的研究与发展

综合介绍了模块化可视化环境的概念及其特点、模块化可视化环境的历史背景与发展；提出了模块化可视化环境存在的主要问题和今后的发展方向。

面向流体流动的计算机模拟

针对流体系统的特点,研究了模拟流体流动的格子自动机方法。对流可视化技术的现状、方法和可视化系统的设计进行了分析和探索。考察了几种典型的流动现象,得到了与实验较为一致的结论。研究结果表明:在目前条件下,立足于格子自动机这种具有极度并行性的新型流体计算模型,结合科学计算可视化技术,利用计算机来解决流体流动问题的计算机模拟方法是一条值得深入探索的研究途径。

基于海洋流场的拓扑区域划分的研究

海洋流场的拓扑区域,能够表明流场的某些重要特征。可以使用特征可视化中的拓扑结构分析法来划分拓扑区域,但这种方法太过于概括,区域大小只是相对的,没有考虑到附近临界点对周围流体运动的影响。还可以使用Voronoi图来划分拓扑区域,但是该方法对于相距较近的临界点效果不是很理想。为了能够更加清晰准确地划分流场的拓扑区域,论文提出将拓扑分析法和Voronoi图划分结合起来划分拓扑区域,并和前两种方法进行了对比。实验表明,该方法取得了较好的效果。

圆柱滑动轴承油膜流态影像采集与分析

滑动轴承中油膜的流态与速度、间隙及油的粘度等因素有关,不同位置油膜的流态也非一样。为了解油膜从层流到紊流的变化情况,验证理论计算模型的准确性,利用相似原理搭建了的圆柱滑动轴承油膜全流态可视化试验台,通过试验观察并记录了圆柱滑动轴承中不同直径、速度、间隙及粘度油膜流态的变化情况,实现了油膜流态的影像采集,初步比对分析后总结了油膜层流、紊流及过渡区域油膜的变化趋势,为以后研究复杂结构轴承油膜流态奠定了基础。

基于矢量完全信息熵的流线并行分布方法

【目的】流线可视化效果依赖于流线分布方法,其对矢量场数据的理解有着重要作用。现有的流线分布方法只考虑了矢量场的方向分量,忽略了另一重要的矢量长度信息。此外,为了提高计算效率,本文提出了一种基于矢量完全信息熵的并行流线分布方法。【方法】该方法考虑了矢量方向和长度分量,分块并行计算熵场并以此指导流线的放置。在放置过程中,采用了一种改进的精简剪枝方法来提高算法的效率。【结果】本文选取了三组实验数据,产生不同数量的流线与已有方法进行对比实验。实验结果表明,该方法能够高效生成可反映矢量场方向和长度变化信息的流线。【结论】本文提出的并行流线分布方法,能够高效揭示更多的矢量场信息,且不遗漏矢量场的显著特征。