基于Matlab分布式工具箱的流场计算及其可视化

讨论了格子Boltzmann方法LBGK D2Q9模型的计算过程和计算特点。通过该模型模拟了一类典型的流体绕流问题的计算及其可视化,研究并实现了利用Matlab分布式计算工具箱进行分布式并行处理的问题。讨论了利用虚拟目录及文件的方式传递数据的过程,实现了跟踪方式的LBGK流体计算模型科学计算可视化系统。     

科学计算可视化现状及发展趋势

随着计算技术的飞速发展以及超级计算机、医学扫描系统、地质勘测仪器的广泛应用,人面临着分析解释由这些设备产生的大规模数据集的艰巨任     

基于VTK技术的可视化研究

可视化工具（Visualization ToolKit）是一个面向对象的可视化类库，它为从事可视化工具开发的广大科研工作者提供直接的技术支持。本文介绍了使用VTK环境的建立，工作机制以及构成VTK对象模型的组成部分。最后给出了一个可视化的实现。     

基于流线的流场可视化绘制方法综述

流场可视化是科学计算可视化中一个重要的分支,主要对计算流体动力学的模拟计算结果进行可视化,给研究人员提供视觉上直观可见的图形图像,方便研究人员进行分析.流场可视化的已知技术包括基于几何的方法(如流线和粒子追踪法)以及基于纹理的方法(如LIC、噪声点、IBFV等).流线可视化是流场可视化的一个重要且常用的几何可视化手段.在流线可视化的研究中,流线的放置是整个流线可视化的重点,流线的数目和位置影响了整个可视化效果.当流线放置过多时,会造成视觉的杂乱;而流线放置过少会使流场信息表达不完整,无法传递完整的信息给领域专家.为了实现对科学数据的精确显示,流线可视化产生了两个重要的研究方向:种子点的放置和流线的约减.文中介绍了种子点放置方法和流线的约减方法的相关研究,总结了在2D和3D流场上出现的一些问题和采取的解决方案,并针对日益增长的科学数据,提出流线可视化下一步需要解决的问题.     

VC下利用Matlab实现科学计算的可视化

介绍了通过Matcom，在VC6．0中应用Matlab实现科学计算可视化的方法，并且给出了一个简单的例子。     

谱元法计算结果的可视化问题

谱元法是计算流体力学中一类特殊的方法,它集成了有限元法处理复杂区域的灵活性和谱方法的高精度。谱元法产生的数据具有特殊的结构。其可视化也要求特殊的算法。本文讨论谱元法数值模拟结果的等值线产生方法及实现过程。     

分布式可视化无人机虚拟遥控仿真研究

研究了一种采用网络分布计算,具有三维动态显示、实时操纵和人机闭环的无人机虚拟遥控仿真系统。文中讨论了系统的构成和开发,提出了分布式虚拟三维动画显示的方法,并借此解决了实时模型计算和数据传送,同时保证实时飞行三维显示等关键技术问题,从而成功地在通用个人计算机上实现人机闭环的无人机虚拟遥控仿真。讨论了在飞行器仿真中可视化与网络技术的进一步应用     

基于纹理合成的向量场可视化

在纹理合成过程中利用向量场作为指导,生成反映向量场大小和方向变化的合成结果.采用块纹理合成的流程,在对向量场合成块均匀划分的基础上,通过进一步的自适应分割,将向量场划分成为不同大小和不同形状的最终合成块,使之与向量场的变化趋势相吻合.对向量变化过于剧烈的区域,则采用点合成的方式进行纹理合成,以保证合成效果的平滑.实验表明,文中的方法可以实现快速而高质量的向量场可视化.     

基于高精度流线生成的交互流场可视化

高效准确的流线绘制一直是流场可视化的重要研究内容,流线可以对流场的重要特征进行有效的稀疏表示,但流线需要长期的粒子追踪过程及大量的积分计算,在面向大规模流场可视化时时间效率较低,需要高性能计算设备进行辅助计算.本文通过设计一种基于深度学习的高精度流线生成算法,将初始的低精度流线快速映射为稠密的高精度流线,可以在较短的时间内快速生成可靠的流线可视化结果,并在此基础上设计了交互式实时流场可视化系统,涵盖了流场的特征检测,属性关联分析,信息论分析等,帮助用户快速了解流场数据,找到自己感兴趣的区域进行后续进一步深度分析,避免了获取过多冗余数据,同时优化了分析工作的效率,满足用户对于流场结构,特征属性等多维度进行关联分析的需求.     

基于平面矢量场的可视化方法的研究

平面矢量场可视化是科学计算可视化的重要研究内容。矢量场以直观的图形图像显示场的运动,透过抽象数据有效洞察其内涵本质和变化规律,广泛应用于计算流体力学、航空动力学、大气物理和气象分析等领域。对平面矢量场进行可视化的方法有很多种,常见的有点图标法、流线法、线积分卷积法和拓扑分析法等。论文主要研究常见的可视化方法,分析它们的性能,并通过实际的例子,对具体的可视化结果图像进行比较。通过该研究,能够给人们在选择可视化方法时提供依据。     

基于矢量线强化的增强型2维流场实时绘制

在流场绘制中,合理地结合矢量场的多种属性有助于矢量场的特征分析,据此提出了一种基于矢量线强化的增强型2维流场实时绘制算法。通过对流场的一些标量属性如大小、角度和曲率进行色彩映射,该算法不仅可以清晰显示流场运动方向,而且能显示矢量场的多种属性,有助于了解流场矢量特征分布和主要拓扑结构。该算法采用了一种矢量线强化策略,即通过对卷积纹理在垂直矢量方向上进行1维高通滤波,增加了矢量线间的对比,改善了图像质量。利用现代图形卡的可编程能力,该算法可以在微机上达到实时绘制性能。     

基于几何着色器的流场动态可视化研究与实现

为有效解决复杂流场可视化效率低下问题，加快可视化速度，提出了一种基于几何着色器的快速流场可视化算法。在流场可视化的过程当中引入几何着色器，利用GPU的并行处理能力和强大的图像处理能力对流场实时地进行箭头和流线的绘制，然后采用积分颜色映射方法，与常规的线性颜色映射法相比较，改善了颜色的均匀分布，增强流场强度层次感。实验表明，该算法可以有效地反映流场特征分布，减少可视化过程中的数据传输量，降低资源浪费，提高可视化渲染效率。     

基于新浪云的微博传播可视化研究

微博作为一种SNS服务的典型案例,具有拥有用户多,信息传播速度快的特点。由于当前微博阅读的局限性,用户很难看清微博传播发展的全貌,针对这一问题,文章利用新浪云计算平台TaskQueue的分布式数据采集程序获取微博数据,将其可视化为半径树的形式表达,提高了微博的可读性。实验表明,微博的采集速度可达300条每秒,对于30万以内的微博数据,绘图过程可在5秒内完成。     

Autonomous Particles for Interactive Flow Visualization

We present an interactive approach to analyse flow fields using a new type of particle system, which is composed of autonomous particles exploring the flow. While particles provide a very intuitive way to visualize flows, it is a challenge to capture the important features with such systems. Particles tend to cluster in regions of low velocity and regions of interest are often sparsely populated. To overcome these disadvantages, we propose an automatic adaption of the particle density with respect to local importance measures. These measures are user defined and the systems sensitivity to them can be adjusted interactively. Together with the particle history, these measures define a probability for particles to multiply or die, respectively. There is no communication between the particles and no neighbourhood information has to be maintained. Thus, the particles can be handled in parallel and support a real‐time investigation of flow fields. To enhance the visualization, the particles' properties and selected field measures are also used to specify the systems rendering parameters, such as colour and size. We demonstrate the effectiveness of our approach on different simulated vector fields from technical and medical applications.     

基于分布式数值模拟结果的可视化

VTK是一个基于对象的三维重建方面的软件系统,其应用日益广泛。在对数值模拟软件进行开发时,需要对曲线、等值线、三维场等结果数据进行可视化。文中将针对大规模分布式数值模拟时的实时可视化问题,通过客户端广播可视化信息,服务器分别用数值模拟结果进行计算得到VTK文件,并将结果传回客户端,客户端将得到的数据进行合并,最后对其进行可视化并得到切线图像。结果表明,该可视化方法可以在较少影响数值模拟过程的情况下实现实时可视化。     

基于分布式渲染架构的远程可视化研究

互联网带宽的增长催生了远程可视化,它有着更好的分享性、移动性和方便性.针对大规模数据的远程可视化问题,提出了一种基于Sort-Last的分布式渲染架构,给出了基于GPU的融合、抗锯齿等算法.该架构用于远程可视化的服务器端,包括渲染节点、融合节点和任务节点等3层结构,具有良好的可扩展性.基于此,实现了一个远程可视化系统Waterman,提供基于Internet的高精地形渲染和海洋排放口污水扩散可视化服务,并给出了详细的设计方法和技术细节,包括基于Raycasting的地形渲染算法、基于陆地掩蔽(mask)方法的海面渲染技术和基于图片、网格模型的客户端混合实现技术等.最后对该架构和系统进行了性能测试和分析.提出的方法实用、鲁棒、扩展性好,可为同类系统设计提供很好的参考.