基于拓扑重构的流线特征跟踪算法

地下水流线的构造与可视化有助于提高数值模拟后处理的效率。以研究区地下水渗流场的连续流线仿真模拟为目标,建立了核心拓扑结构和动态重构时所需要的拓展拓扑结构,基于有限元数值计算理论方法,结合地下水渗流场的实际运移情况,探讨了在流线模拟过程中的特征提取问题。在此基础上,提出了一个快速、健壮的流线自动跟踪算法,可用于流线和流经时间的计算。并以北京市平原区地下水渗流场为例,实现了虚拟开采井条件下和实际复杂流场的地下水流动仿真模拟。

基于流线分析的天津西站布局优化研究

该文以天津西站为研究对象,以提高旅客满意度为目的,通过跟踪调查法分析研究了西站当前的旅客满意度水平及其主要影响因素。现场随机选取了多名调研对象,从结构层次、设施布局、商业配套等多方面对旅客乘车体验进行考察,得出影响旅客满意度的主要因素并在此基础上评估了天津西站旅客满意度现状,针对反映出的问题提出相应的改进意见并进行了现场试验,检测了方案的可行性和效益性。

Busemann进气道无粘流场数值分析

为了研究Busemann进气道的流动特性,对设计马赫数为7的4种不同的Busemann进气道在Ma=4,5,6,7,8来流条件下进行了数值模拟和总体性能分析,对其中的3°截短流线跟踪进气道分析了攻角特性和侧滑角特性。研究表明:基准进气道具有相当高的无粘总压恢复;流线跟踪进气道在设计状态保持了基准进气道的高性能,而同时其起动性能大为提高;截短后的进气道长度大幅减小,而其性能仍然保持在较高的水平;截短流线跟踪进气道对带攻角或侧滑角飞行比较敏感。分析还表明,粘性造成了较大的总压损失。

基于四阶张量模型的纤维跟踪算法改进研究

基于扩散加权磁共振成像(DW-MRI)的闹白质纤维跟踪技术是目前活体获取脑神经微结构信息的重要手段。它可以帮助医学工作者进行精神类疾病的研究与治疗。本文对纤维跟踪算法进行了研究。在对StreamLine纤维跟踪算法进行了分析和讨论后,针对其存在噪音的问题,利用纤维连续的特征对其进行了简单的改进。而后,本文针对纤维跟踪在遇到交叉时难以处理的情况,提出了基于高阶HARDI模型进行纤维跟踪的方法,很好的解决了纤维交叉这一问题。

基于密切曲锥的乘波构型一体化飞行器设计方法研究

描述了基于密切曲锥的乘波构型一体化飞行器设计方法。其特点是采用曲面乘波压缩前体,前体进气道压缩面基准流场由激波和等熵压缩波轴对称流场组成,三维乘波面采用密切曲锥方法由前缘线各点流线跟踪拟合构成流面;前体上表面由变半径轴对称特征线法生成基准流场并流线跟踪构成流面;尾喷管根据发动机燃烧室出口参数构造特征线流场并流线跟踪得到膨胀型面。快速的分析工具采用工程计算、一维燃烧室计算与经验公式相结合的方法对飞行器性能进行初步评估。所设计的三米量级一体化模型飞行器通过数值计算和风洞试验对性能进行了验证,结果表明,飞行器在设计状态基本达到设计要求,发动机正常点火工作,飞行器得到正推力,采用的气动性能快速分析估算方法对气动力的预测较为准确。

基于轴对称比拟的气动热计算方法研究

在气动热计算优化过程中,轴对称比拟法是非轴对称流场气动热估算的一种有效方法,传统的轴对称比拟法是在柱坐标系下推导和计算沿流线的尺度因子计算公式,计算变量之间的迭代过程非常复杂。为解决上述问题,采用一种新的轴对称比拟法,直接在直角坐标系中计算沿流线的尺度因子,计算过程大为简化。采用改进的流线跟踪法作为表面热流计算的推进格式,提高了计算的效率。以15°钝锥和双椭球为算例,计算结果与数值求解结果和风洞数据均较好地吻合,并且计算效率较高。

二维和三维矢量场的可视化

由于目前的矢量场可视化方法只能展示二维矢量场的方向而不能展示强度,并且对于三维矢量场可视化的效果不太令人满意,提出了用线积分卷积(line integral convolution,LIC)来实现二维平面矢量场可视化以及三维空间矢量场可视化的方法。对于线积分卷积中的流线跟踪,利用扩展的Bresenham画线算法的思想,实现了二维平面和三维空间流线的跟踪,并且通过建立一个二维表和三维表来分别存储二维平面矢量场和三维空间矢量场中每个点在流线中的上一个点和下一点的位置,以避免传统流线跟踪方法的冗余计算,提高了效率。对于二维平面矢量场,将线积分卷积的结果和矢量的强度进行加权平均,从而利用输出图像的纹理和颜色共同来表现矢量场的方向和强度。对于三维空间矢量场,利用体线积分卷积(volume LIC)的方法来得到输出体纹理,并且用光线投射的体渲染方法来展示三维空间矢量场。结果显示出本方法能够清晰直观地看到二维平面矢量场和三维空间矢量场。

一个基于LIC的矢量场可视化算法的改进

线性卷积分(LIC)是矢量可视化中的一个强有力的工具。自从1993年被介绍以来,已广泛应用于计算机艺术和科学可视化领域。在LIC计算过程中,流线跟踪是一个很重要的步骤。传统的流线跟踪多采用欧拉积分方法,但该方法计算较复杂,有时会出现积分发散。作者根据矢量场的变化程度,动态地修改积分步长,采用一种变步长的积分方法对矢量场进行流线跟踪。实验结果表明,改进后的算法取得了满意的效果。

基于DT-MRI数据的心肌纤维可视化及分析系统研究与实现

核磁共振弥散张量成像（Diffusion Tensor Magnetic Resonance Imaging,DT-MRI）是近年来提出的一项新的医学影像技术。通过利用核磁共振技术测量细胞内多个方向上水分子弥散运动的特征,可以全面充分研究活体组织微细结构。基于犬心室的DT-MRI数据集开展了三维心肌纤维结构的可视化方法及其可视化系统设计与实现的研究。首先利用阈值滤波、中值滤波和邻域平均法对原始DT-MRI数据进行去噪预处理,然后利用体绘制技术、图元显示法和纤维跟踪法对犬心室的DT-MRI数据进行可视化。最后对基于DT-MRI数据的心肌纤维可视化应用进行了详细的需求分析和系统设计,基于VTK（Visualization Toolkit）实现一个DT-MRI数据的心肌纤维可视化和分析系统。实验结果表明该系统具有良好的交互性,为研究心脏结构提供了一个有力可视化工具。

展向截断曲面乘波压缩进气道气动布局

描述了所设计的展向截断曲面乘波压缩进气道.其特点是采用曲面乘波压缩前体,前体进气道压缩面基准流场由等熵压缩波轴对称流场组成,三维乘波面采用密切曲锥方法由前缘线各点流线跟踪拟合构成流面.乘波面根据飞行器和发动机的宽度要求进行了截断.数值计算和风洞试验结果表明:与相同几何收缩比的四波系压缩进气道相比,在马赫数为4.5时,曲面乘波压缩进气道流量系数提高12%,总压恢复系数提高39%;在马赫数为6时,曲面乘波压缩进气道流量系数提高4%,总压恢复系数提高50%.超然冲压发动机性能明显提高.