基于流线相似性的流场并行可视化方法研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wolovenorton
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流场可视化是科学计算可视化的研究重点之一。在各种流场可视化方法中,流线可视化方法因为其可以直观的展现流场本质和变化规律而被广泛应用。但是,流线可视化方法容易造成可视化效果的杂乱,在三维流场中该问题尤为严重;且随着计算精度的提高,流线生成过程计算耗时也相应增加,影响了可视化效率。针对流线可视化方法存在的上述问题,本文研究了基于流线相似性的流场并行可视化方法,主要工作如下:首先研究了流线生成方法,实现了一种自适应积分步长的流线生成方法,其中包括点定位、速度矢量插值、积分方法等过程。在生成流线后,利用流线的曲率、挠率两种空间属性提取流线特征点,通过特征点判断流线形状相似性,并结合判断流线间距离相似性的方法,设计出判断三维流线相似性的方法,减少了可视化结果中流线杂乱的现象。其次针对流线生成算法计算效率低的问题,本文采用并行计算技术提高计算效率。分析了流线生成过程所适用的并行策略,在种子点并行策略的基础上,提出了任务均等划分和冗余任务再划分相结合的并行任务划分方法,该方法可以将任务相对均等的分配给各个节点,避免单节点负载过大的情况。针对相似性并行判断时存在的阻塞等待情况,提出了基于双缓存队列的循环检测方法,避免阻塞等待问题。最后在Windows环境下进行实验分析验证。对基于流线相似性的可视化结果和在串行、并行环境下算法的计算效率进行了对比分析。实验结果表明通过判断流线间的相似性可以约简生成的流线,减少可视化结果的杂乱现象;同时本文并行算法可以明显减少流场可视化时间,可有效提高流场可视化效率。
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