流场在科学计算和工程分析中扮演着非常重要的角色。流场的可视化是理解流场运动变化规律的有力工具,在科学计算、工程分析、教育科普等领域中发挥着重要作用,具有重要的实际意义和研究价值。在教育技术领域,流场可以用来描述很多重要而且常见的物理现象,比如洋流运动、气流、流体通过管道或障碍时的运动等等,并且,研究发现,直观的教学材料能够使得学生更容易理解教学内容,图片的表达能力往往胜过文字,而对于需要呈现事物的运动状态和运动过程的教学内容,比如全球洋流的运动,静态图片的表达能力又有所欠缺。本课题不仅能够生成每一帧的流场图像,也能模拟流场的动态运行过程。本文通过对已有的流场可视化技术进行研究,将可视化不带边界流场的技术扩展到可视化带边界流场及可视化曲面流场,本文算法既适用于稳定流场可视化,也适用于非稳定流场可视化。本文的主要工作包括以下几个方面:1.构造单帧流场图像。随时间推移,流场会移出可视化窗口,为了避免这种情况,在构造每一帧流场图像时需要融入背景噪声图像。不同时刻的流场图像需要融入的背景噪声图像不同,各帧对应的背景噪声图像具有一定的变化规律。根据流场、对应的纹理图像和背景噪声图像,利用纹理映射和纹理融合技术构造各帧流场图像,并利用OpenGL技术进行绘制,进而显示流场的动态效果。2.提出了一种带边界流场的可视化算法。该算法是不带边界流场可视化技术的扩展,首先根据边界曲线确定可视化边界,进而调整可视化边界处及可视化范围内外的栅格顶点的速度矢量,生成当前时刻对应的栅格顶点速度矢量场,利用纹理映射技术,并与对应的背景噪声图像融合,构造当前帧带边界流场图像,进而展示流场动态运行过程。3.提出了一种曲面流场可视化算法。可视化曲面流场使用的是平面纹理,因此,需要计算曲面网格顶点在平面栅格上的对应位置,在计算此映射关系时,本文借助中间栅格球面作为参数化球面,如此,较直接参数化而言,既保证了从曲面到平面的较小形变,又在一定程度上提高了算法的时间复杂度。在得到曲面到平面栅格的映射关系后,根据对应的流场、纹理图像及背景噪声图像,构造各帧曲面流场图像,进一步绘制动态效果。