一種基于流線重心Voronoi圖的流場可視化方法.pdf

1、科學(xué)計算可視化是指運用計算機圖形學(xué)等知識，將數(shù)據(jù)以直觀的形式表現(xiàn)出來，于20世紀80年代后期被提出并得到了迅速發(fā)展。目前，它廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如醫(yī)學(xué)、氣象預(yù)報、分子生物學(xué)等等。根據(jù)研究數(shù)據(jù)的不同，科學(xué)計算可視化可以分為眾多子研究方向，其中流場可視化就是當(dāng)中的一個經(jīng)典研究方向。流場可視化主要用在流體力學(xué)、天氣預(yù)報和爆轟數(shù)據(jù)模擬等領(lǐng)域中。在眾多流場可視化方法中的，流線可視化方法由于可視化結(jié)果清晰、簡潔受到廣泛的研究和應(yīng)用。
　　評

2、價一種流線視化方法流線布置的質(zhì)量，一般根據(jù)三原則:覆蓋性、均勻性、連續(xù)性。目前，基于流線的算法可以分為兩類:基于圖像的算法和采樣控制算法。這兩類方法都可以滿足覆蓋性、均勻性、連續(xù)性的部分要求，但是很少同時兼顧三個方面，同時所有的算法都是通過一次迭代確定性的完成流線布置，無法進一步優(yōu)化流線的位置。因此，如何在流線可視化的過程中同時兼顧到三個方面成為一個關(guān)鍵問題。
　　由于點的重心Voronoi圖（CentroidalVoronoiT

3、essellation，簡稱CVT）具有在給定區(qū)域內(nèi)均勻分布的特點，因此我們將重心Voronoi圖概念引入到可視化領(lǐng)域，提出了基于流線重心Voronoi圖的流場可視化方法，該方法可以同時在覆蓋性、均勻性、連續(xù)性上達到較好的效果。
　　論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　根據(jù)現(xiàn)有的點的重心Voronoi圖的定義，對重心Voronoi圖概念進行了擴展，提出了流線重心Voronoi圖的概念。
　　利用近似計算方法將流線重心Vo

4、ronoi圖的計算表示成一個連續(xù)的變分優(yōu)化問題，利用L-BFGS優(yōu)化框架在流場中優(yōu)化布置流線。
　　提出了基于流線重心Voronoi圖的流場可視化方法，該方法可以同時兼顧到流場可視化的三原則:連續(xù)性，覆蓋性和均勻性。
　　提出了基于非均勻密度的流線重心Voronoi圖流場可視化方法，該算法在流場信息較為復(fù)雜的情況下，可以更好的完成流場的可視化效果。
　　經(jīng)過理論和相關(guān)實驗分析，論文提出的基于流線重心Voronoi圖的流