基于virtools的多物理场数据可视化研究与实现

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1、华中科技大学硕士学位论文基于Virtools的多物理场数据可视化研究与实现姓名：马先芒申请学位级别：硕士专业：机械设计及理论指导教师：胡于进;凌玲20090521华中科技大学硕士学位论文摘要虚拟现实技术(VirtualReality)利用计算机产生一种虚拟环境，用户通过人机接口与虚拟环境实现交互，能方便地构建虚拟仿真平台。可视化技术可以将规模大、难以理解的多物理场数据转化成直观的图形图像的形式来输出，并且在工程领域有着广泛的应用。将可视化技术应用到虚拟现实环境中，对仿真过程进行实时跟踪，将过程中多物理场的变化用可视化的方式显示出来，可使仿真过程更为更加真实和形象化。基

2、于此，本文开发了基于虚拟现实环境的多物理场可视化系统。并着重对系统的结构以及关键算法进行了研究。首先，本文介绍了可视化技术的发展及其应用，并介绍了工程应用中多物理场的数据类型及各种可视化表达方式。提出了基于虚拟现实的可视化表达。然后，本文对系统的体系结构进行了描述，并分别介绍了各功能模块和详细的数据结构设计。采用面向对象的程序设计思想，对“单元——节点”的拓扑关系进行了扩展，并在MFC的基础上重新对节点、面、边、单元、单元组、边界面等进行了类的定义。提高数据处理和显示的效率是可视化技术的关键。对于数据处理，提出了在基于数据分块的存储和搜索算法，有效地提高了数据存储和生

3、成模型外表面的速度。在此基础上，对等值线、云图、等值面等多物理场的各种可视化生成算法分别进行了讨论；在显示上，采用虚拟现实环境开发平台Virtools的图形渲染函数来显示生成的各种物理场数 据，并介绍了在Virtools上的具体实现方式。最后，举实例模型显示系统各功能对应的效果图，并对全文工作进行了总结。关键词：虚拟现实，可视化，Virtools，数据分块，等值线，云图I华中科技大学硕士学位论文AbstractVirtualRealitytechnologycangeneratevirtualenvironmentbycomputeranduserscan direc

4、tlyinteractwithittobuildvirtualsimulationplatformthroughman-machineinterface. Atthesametime,visualizationtechnologycantransformmassivemulti-physicalfielddata whicharedifficulttounderstandintointuitivecomputergraphicsandimages.Byusingthe visualizationtechnologyinvirtualenvironment,thesim

5、ulationcanbemademoreactualby displayingthechangesofthemulti-physicalfieldintheprocess.Soavisualizationsystem displayingmulti-physicalfielddatabasedonvirtualrealityenvironmentisbuiltinthisthesis. First,thedevelopmentandapplicationofvisualizationtechnologyareintroduced. Combinedwiththeeng

6、ineeringapplication,varioustypesofmulti-physicalfielddataand visualizationmethodsareillustrated,andanewvisualizationexpressionisputforwardbased onvirtualrealitytechnology.Then,aftergivingabriefdescriptionofthesystemarchitecture,thisthesiselaboratesthe systemfunctionmodulesanddatastructu

7、res.The“Element-Node”topologicalrelationshipis extendedandnewclassesaredefinedtodescribethenode,face,edge,element,andelement groupbasedonMFC.DataprocessingandgraphicdisplayarethecoreofVisualizationtechnology.Anew effectivemethodofstorageandretrievaldatabasedondatablockisintrodu