目前,科学计算可视化作为一种分析、挖掘与处理海量数据的有效手段,在核模拟高性能计算应用领域发挥着越来越重要的作用。该领域的数据集通常具有大规模、高维、复杂等特点,这些对传统的可视化建模、实时交互、数据并行绘制等技术与方法提出了更高的要求和挑战。本文在系统地研究与分析了传统三维几何实体可视化建模技术、三维空间区域选择算法与可视化软件结构的基础上,面向核模拟可视化需求,基于高性能计算环境对复杂三维实体可视化建模、实时交互绘制、并行绘制等关键技术展开了深入研究,并完成了相关算法与原型系统实现。本文的主要工作和取得的主要研究成果包括:1)提出一种高效复合的复杂几何实体可视化构造与表示算法。本文对多种相关算法进行了深入研究和分析,针对存在存储空间需求大、绘制精度不高的问题,新算法采用优化的空间单元表示法来记录实体信息,并结合表面模型对实体进行实时可视化绘制,提供CSG实体描述接口。实验结果表明新算法具有模型描述准确、接口清晰、存储空间需求小与绘制模型精度高的优点,实体信息的获取效率与传统方法相比可提高50%以上。2)提出一种基于动态截面方法的实体数据抽取方法。本文在研究了现有区域选择算法的基础上,针对已有算法存在计算量大、效率低的问题,本文以实体内点坐标CSG表达式特性为理论依据,采用动态截面技术实现拾取点的自由选择,从而提供了实体选择、数据抽取与编辑等高级可视化交互方法。实验结果表明新方法与传统算法相比具有拾取点定位精确、实时交互性好、数据抽取效率高的特点,适用于不规则复杂嵌套实体集。3)为提高数据并行可视化效率,在研究现有并行可视化系统软件结构的基础上,设计了一种支持多种运行模式与资源灵活配置的高可配优化软件结构。并对解决Sort-First并行绘制模式中负载平衡问题的静态划分算法进行了改进,提出一种改善负载平衡可控性的屏幕区域分配策略,分析表明采用该分配策略负载平衡可控性与静态算法相比有较大提高。4)在对上述算法进行分析设计与实现的基础上,构建了复杂几何实体可视化建模与实时交互绘制原型系统YHDVS。并针对MCNP4C的Benchmark数据进行了应用研究与开发。结果表明系统具有交互性好、可视化功能较强、支持多窗口绘制等特点。