基于迎风型有限体积法的非结构化网格流场格心数据高质量体绘制方法

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1、第33卷第2期国防科技大学学报V01．33No．22011年4月JOl7RNAI．OFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETEFMNOI~W．YADr．2Ol1文章编号：1001—2486(2011)02—0150—07基于迎风型有限体积法的非结构化网格流场格心数据高质量体绘制方法马千里，李思昆，白晓征，曾亮，徐华勋(1．国防科技大学计算机学院，湖南长沙410073；2．国防科技大学航天材料与工程学院，湖南长沙410073)摘要：在计算流体力学领域，对复杂流场进行数值模拟时常用非结构化网格划分空间，并广泛采用迎风型有限体积法求解流场。该方法将

2、数值解存储在非结构化网格单元(控制体)中心，产生格心数据，并假设物理量在相邻单元邻接面上形成“间断”。然而，在可视化此类数据时，目前的重构方法破坏了间断约束，导致“流间断”信息丢失，严重制约了绘制质量。为此，在多遍光线投射算法框架下，设计了基于双控制体的采样点间断态重构方法，确保了邻接面上产生间断的流场值，使重构结果如实反映数值计算结果；并针对该重构过程，设计了基于间断片段的图像合成方案，将数值解中的“流间断”信息传递给绘制数据。实验表明，方法能显著提高绘制质量，清晰准确地显示流场内部特征。关键词：流场可视化；迎风型有限体积法；非结构化网格；格心数据；体绘制中

3、图分类号：TP391文献标识码：AHigh--qualityVolumeRenderingofUnstructured--gridCell—centeredDataofFlowFieldsBasedonUpwindFVMMAQian-li，12Si-kun，BA1Xiao-zl~ng2，ZENG，XUHua-xun。(1．CollegeofComputer，NationalUniv．ofDefenseTechnology，Changsha410073，China；2．ColegeofAerospaceandMaterialEn0neering，National

4、Univ．ofDefenseTechnology，changs

5、la410073，China)Abstract：Inthefieldofcomputationalfluiddynamics，theupwindfinitevolumemethod(FVM)iswidelyappfiedtosolvethecomplicatedflowswithunstructureddsastilevolumetricrepresentation．Itproducesunstructured-dceil-centereddataatthecenterofeachcell(con

6、trolvolume)withtheflowdiscontinuityconstraintOiltheinner-facebetweenface-adjacencies．Forvisualization，existingreconstructionapproachesviolatethediscontinuityconstmim．Asaresult，theimagehaslowqualityduetothelostinformationofthediscondnuity．TifsresearchpresentedamethodtOreconstructthed

7、iscontinuouss~tesatasamplebasedOfthedualcontrolvolumesOntheframeworkofmulti—passrayeasting．ItguarantorsthatthefieldOiltheinner-faceisdiscontinuousbetweenface-adjacencies，whichisinaccordwiththesolutionofthenumericalcomputation．Wealsodesignedasynthesizerforthediscontinuoussegmentsbase

8、dOnthereconstructionabove，SOthatthediscontinuityinformationcanbetransferredtorenderingdata．TheexperimentsdemonstratethatOI11"approachcanobviouslyimprovethehxmgequalityandclearlyvisualizethefeaturesintheflows．Keywords：flowvisualization；upwindFVM；unstructuredds；cel-centereddata；volume

9、rendering目前，在计算流体力学