基于特征分布的三维流线相似性研究

针对利用流线的形状特征对流线进行分类和选取,可以方便用户洞察三维流场的特征,提出一种高效的基于特征分布的三维流线相似性比较方法.该方法在Lu Kewei等流线相似性比较方法的基础上,引入曲折度和速度方向熵两个全局属性.首先将流线均匀分段,然后计算每段的曲率直方图、扭率直方图、曲折度直方图、速度方向熵直方图,构建相应的二维直方图,最后利用堆土机距离(EMD)及k-means聚类方法进行流线相似度计算和分类.实验结果表明,该方法在引入全局几何属性后能够产生更鲁棒性的查询和分类结果.     

水平井、直井联合开发压力场及流线分布研究

针对目前大庆长垣外围低产低效水平井比例较高,亟待开展水平井井组剩余油分布特征规律研究等问题,开展了水平井、直井联合开发注采井网流线和压力分布特征研究。应用源汇理论及压力叠加原理,建立直井、水平井、压裂水平井以及直井与水平井联合开发压力场模型,采用Euler方法对模型进行了求解,模拟了二注、三注和四注3种井网形式的压力场和流线分布。研究表明,不同完井方式水平井组压力场和流线分布特征主要规律一致;水井位于正对水平井的边井位置处,水井与水平井之间易形成线性推进;水井位于非正对水平井的角井位置处,不易形成线性推进,形成大面积的低压力区域;压裂水平井特别之处在于,水井非正对水平井时外侧裂缝压力梯度场大于内侧裂缝。通过与实际井组数值模拟研究的剩余油结果对比,进一步验证了研究结论的准确性,最终达到指导水平井组剩余油分布特征研究及开发调整的目的。     

沙市河段水流运动动态可视化

关于水流运动特点,传统的表现形式不生动直观.此次研究以沙市河段为背景,在原型观测资料的基础上,运用河流动力学理论和先进的计算机图形学技术对其水流运动进行动态可视化演示,在较短的时间内传递大量真实有效的信息,有助于管理层及工程人员的决策和施工.     

龙王庙北矿水文地质特征及地下水流场模拟

以龙王庙北矿地下水为研究对象,通过整理矿区基础资料,分析得出该矿水文地质特征。利用GMS软件建立地下水流场模型,模拟结果为:区内地下水水位北高南低,东南部水位最低。地下水主要由矿区北部流向东南部;北部接收降雨补给,并渗流至深处,浅层的垂向流速比深层的垂向流速大,北部深层地下水向南部的浅层径流,进而蒸发排泄。模拟结果与实际地下水径流特点基本一致,则此次模拟参数设置合理,模拟结果较为可靠。     

地下矿复合场的一体化构模及三维可视化

从矿山工程数字化及可视化的角度,将地下矿山看作是一包含多种几何量、属性量、参数量和状态量的动态量场,称之为地下矿复合场.通过分析各类空间场量的几何特性、分布特性、矢量特性和时空顺序特性,给出了各类空间场量及其相互关系的表征方法,进而提出了基于体素的一体化数字模型.经空间场量体素化、定量化、场量化及一体化处理,形成了地下矿复合场的一体化模型构建技术.以国内某典型矿山的实际数据为例,实现了地表地形、断层和井巷工程等几何特性、矿石品位的空间分布特性、井下通风系统的矢量特性的三维可视化仿真及火灾蔓延的动态仿真,进而验证了地下矿复合场一体化模型的可行性与有效性.     

基于几何图形的矢量场可视化技术

针对科学计算产生的矢量场数据可视化需求,利用OpenGL图形库和MFC技术实现了基于几何图形的矢量场可视化技术.在对规则网格和非规则网格单元数据的预处理之后,以彩色箭标及流线的形式表现矢量场的结构和特征等信息.此外,通过对显示图形的变换和渲染等交互操作,获得矢量场不同角度的细节信息.采用C++开发了一套矢量场可视化应用...     

基于纹理的流场可视化方法研究综述

纹理可视化方法是一个可以提供高分辨率输出纹理的流场可视化方法,具有有效性、通用性,被广泛应用于模拟计算流体力学、环境科学、材料工程等多个领域.纹理可视化方法最为核心的研究问题是产生揭示流场特性的纹理,按某种方式在图像空间对像素进行有序排列,呈现出方向、朝向与大小等信息.文中重点围绕纹理可视化方法研究进展进行介绍.首先在对国内外研究工作全面分析与总结的基础上,根据生成不同分辨率纹理所采用的方法不同,将其分为点噪声、线积分卷积、流体、纹理平流等4大类,详细阐述每一类方法的原理及特点,并重点介绍每类方法近期出现的新工作;其次,对各类方法的优缺点及产业影响进行对照分析;最后,对未来展望进行讨论.     

矩形微细通道内流场的可视化实验研究

以蒸馏水为工质,水溶伊红为着色剂,对水力直径为419.2μm,相对粗糙度为3.86%的矩形不锈钢微槽内流动流态进行了可视化实验研究.经光学显微镜放大后由CCD相机拍摄,得到了不同Re数下矩形微槽内的流型图,同时测量了微槽内的摩擦阻力系数.可视化实验表明随Re数增大,出口段、中间段及入口段依次出现层流向湍流过渡,层流向湍流过渡是渐进的、连续的.摩擦阻力实验表明无论层流区还是过渡区,摩擦阻力系数均高于传统理论预测值,由于转捩提前层流区摩擦阻力系数随Re数增大,与传统理论预测值偏差越大.可视化实验与摩擦阻力实验均表明层流向湍流过渡的临界Re数在1 500左右.     

地下矿水灾场一体化构模及可视化仿真技术

针对地下矿突水三维可视化仿真,基于矿山复合场理论,通过对水灾漫延过程中各场量参数的空间几何性、分布性、矢量性和时序性进行分析,给出属性空间的拓扑关系,构建了地下矿突水仿真的一体化动态模型,提出了相关属性的可视化仿真方法.通过对空间场量进行体素化和场量化处理,以时间为步长,实现了水灾漫延过程的动态可视化表达.以某典型地下矿山为例,通过对相关数据进行整理分析,实现了水灾漫延过程的动态可视化仿真,验证了地下矿突水一体化模型的可行性和有效性.     

基于海洋流场的多级拓扑可视化

拓扑结构分析法在侧重于考虑场的特殊结构时显示出了较大的优越性。但是将该方法应用在复杂而信息丰富的流场中时,可视化的结果可能是成簇的、混乱的,这就需要考虑一种方法来对拓扑图像进行简化。在传统拓扑可视化的基础上,采用多级拓扑的方法对可视化结果图像进行简化。首先使用传统拓扑可视化方法求得临界点,然后基于统计学的原理过滤掉可以被忽略的临界点,并绘制出积分曲线。最后将该方法应用于海洋流场,并和传统的拓扑可视化结果进行比较。实验表明,该方法可以快速的可视化流场的主要特征而不显得混乱,有利于保持复杂流场的全局信息。     

压气机旋转失速数值模拟和流动显示

在压气机气动设计中,目前正大力开展的新技术是采用主动控制技术来提高压气飞机的旋转失速裕度;利用涡雾法对叶轮机叶栅流动进行数值模拟和计算机实时流动显示,从而揭示旋转失速的产生、发展和传播的机理和规律,为研究采用主动控制技术提高旋转失速裕度提供理论依据和指导,数值实验表明这种方法可模拟出旋转失速的产生、发展和传播的整个过程,并可正确地计算出旋转失速的传播速度。     

电场作用下单气泡行为的可视化

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像机研究了绝热条件下注入到静止变压器油中的氮气泡在电场作用下的行为。获得了在不同电场作用下气泡形态成长的实验图像,并分析了电场作用下气泡的长径比、脱离体积和脱离周期随电场的变化关系。实验研究表明:随着电场强度的增大,气泡的长径比变大,脱离体积变小,脱离周期变短。电场中气泡行为的改变主要取决于电场强度和电极距离。外电场作用促进了注入气泡从小孔的脱离。     

电场作用下单气泡行为的可视化

为进一步探索电场强化沸腾换热的机理,利用高速摄像机研究绝热条件下注入到静止变压器油中的氮气泡在电场作用下的行为,获得了在不同电场作用下气泡形态成长的实验图像,并分析了电场作用下气泡的长径比、脱离体积和脱离周期随电场的变化关系。实验研究表明:随着电场强度的增大,气泡的长径比变大,脱离体积变小,脱离周期变短。电场中气泡行为的改变主要取决于电场强度和电极距离。外电场作用促进了注入气泡从小孔的脱离。     

船舶兴波阻力计算的Panel方法及流场的可视化实现

采用Ｐａｎｅｌ（面源）法，在微机上实现了船舶兴波阻力和可视化流场计算。在对一系列船舶进行数值计算后，将计算结果与采用Ｍｉｃｈｅｌｌ积分的兴波阻力计算结果以及实验测试结果进行比较，在中低Ｆｒ时，Ｐａｎｅｌ法比Ｍｉｃｈｅｌｌ积分法有更好的计算准确性和稳定性。     

配电网的回路阻抗法潮流计算与仿真可视化

提出了一种用于配电网快速潮流计算和仿真信息可视化的新方法:结合十字链表与关联矩阵,给出了阻抗矩阵自动生成算法,并可以任意顺序求解各支路电流和各内节点电压;提出了基于right-looking LU分解法的并行高斯消去算法,利用GPU(图形处理器)加速求解复系数回路阻抗方程组;采用GIS(地理信息系统)和虚拟现实技术,对潮流计算结果进行仿真可视化.仿真算例表明,该方法对节点编号无特殊要求,适用于有环、无环的配电网潮流计算,具有计算速度快、精度高、仿真结果显示直观形象的优点.     

三维可视化在肾脏领域的研究进展

三维可视化(three-dimensional visualization,3DV)是一项将二维转化为三维空间的新兴技术,主要利用影像、组织切片进行三维重建,可直观、立体展现宏观、微观结构.本文综述了3DV在肾脏外科微创、精准治疗中的应用,及在探究组织、细胞微观结构物质转运、生理机制中发挥的意义,为进一步临床应用及基础研究提供了依据.     

用于内波竖向观测的数字纹影系统

为了实现对内波等流场的大视场无干扰竖向显示测量,设计了一种透镜和反射镜结合使用的平面反射双光程形式的纹影系统。使用“虚拟光刀”代替传统纹影系统中的真实光刀,且对系统的光学系统和图像采集系统进行了集成耦合设计,可以直接得到实时连续的数字化流场纹影图。对纹影图进行多次Wiener滤波,渐次增大Wiener滤波的像素估计邻域,可以有效去除图像中的随机噪声。     

基于实时计算的可视化技术的研究与应用

对跟踪驾驭式可视化系统在设计和实现时的关键技术进行了研究,主要内容包括:系统体系结构的设计方式、可视化程序与计算程序之间的信息通信和数据管理、分布环境下可视化流程的高效实现方法、系统用户界面的构造方式等.此外,还介绍了课题组研制完成的一个跟踪驾驭式可视化系统TSV.