高性能流场并行粒子追踪数据管理系统

随着当下计算能力和存储性能的提升,流场数据产出的规模越来越庞大,针对流场数据的可视化应用对于硬件及软件算法的要求也随之提高。基于国家数值风洞（NNW）工程支持,主导设计并开发了高性能流场并行粒子追踪数据管理系统,帮助用户探索和分析大规模流场数据。该系统针对流场数据提供多种高效的数据管理方法,在超算集群上针对并行粒子追踪过程进行了数据预取优化与负载均衡优化。对于粒子追踪过程中产生的流线（或迹线）及进程工作记录数据,该系统支持用户在本地平台上进行性能诊断和分析。使用不同流场数据集开展的两个应用实例验证了该系统的有效性。     

弯曲流道内二次流动的运动学分析和 数值可视化方法

通过运动学分析,得到了涡量与二次流之间的关系方程,介绍了弯曲流道内二次流结构的可视化方法.以截面法向涡量为基础,可求解得到与涡量对应的二次流速度场.该方法具有以下几个特点:从运动学求解得到的涡量与二次流流函数之间的方程,直接体现了二次流作为涡的特性,且作为分析流动结构的后处理方法,能够量化地求解出二次流速度以及分布情况.该方法消除了位势流的影响,使二次流显示更加真实清晰,这种方法比速度矢量图法更加准确完善.      

数据可视化处理的数学模型

就数据的可视化处理问题,根据数据的分布范围,进行数据处理、网格划分、插值计算,建立了二维数据可视化模型;对比现有的三种空间插值理论的计算结果,设计出比较理想的综合插值法,建立了空间数据可视化模型。通过对比分析,该模型具有计算量少,插值效果好,适用广泛等优点。     

CT图像中一类裂缝类缺陷提取与可视化

文章首先对裂缝图像进行形态学去噪预处理。然后,针对CT图像中裂缝类缺陷和背景相连的情形,通过区域生长、边缘提取、斑点噪声消除、形态学膨胀和腐蚀等运算,优先封闭外轮廓,从而建立了裂缝类缺陷区和背景区之间的分界线。最后,通过图像差运算实现了裂缝类缺陷的二维特征提取,并将缺陷形态可视化。     

SiO2-水纳米流体在波壁管内流动特性的实验研究

实验研究了不同质量分数的SiO2-水纳米流体在波壁管内的流动特性,由于波壁管自身的结构特点,使流体在较小雷诺数下达到湍流状态,可以方便测出流体在层流、过渡流、湍流区的流动特性.研究发现:相同温度条件下,纳米流体的粘度随着质量分数的提高而增大;流动可视化照片显示纳米流体中由于内部纳米粒子的微运动促使流体均匀性更好;沿程阻力测试表明在层流区内摩擦系数随纳米流体质量分数的增加而增大,在过渡流和湍流区内摩擦系数随质量分数增加变化不大.     

基于沉浸式增强现实的流场可视化方法

针对目前二维环境中流场可视化应用深度信息不足、交互不自然等问题,提出一种基于沉浸式增强现实的流场可视化方法,在现实空间中通过流线展示流场变化特征,利用沉浸式增强现实技术为用户提供有效的深度信息,并通过手势、凝视等自然交互方式进行流线布置。由于增强现实设备不具备流场可视化计算所需要的计算能力,该方法采用服务器/客户端架构,以服务器端进行流线计算,以头戴增强现实设备进行流线定位、结果绘制及用户交互。在此基础上,设计了基于用户凝视的流线布置和基于凝视与手势的种子点放置两种交互方式,利用自然交互提高用户流线布置及分析效率。实验结果表明该方法能够在增强现实环境中准确完成流线绘制,反映流场的变化情况,并提供快捷、自然的交互。     

基于ADS-B数据的三维航迹可视化技术

目前,ADS-B系统已广泛应用于民航,但主要还是用于航线监视和管制指挥方面,ADS-B系统在教学和训练飞行质量评估方面的作用和潜力挖掘得还不够充分。本文提出了一种利用Google Earth平台呈现飞机三维航迹的新方法,使用KML语言描述从ADS-B监视数据中解析出的经度、纬度和高度,通过Google Earth提供的可扩展接口引入编辑好的KML文件得到Google Earth上训练飞机的三维航迹。通过实际数据验证,呈现出的三维航迹清晰直观,并且得到的三维航迹可以用于训练航迹动态复现和轨迹对比,对训练教学有一定意义。     

局部狭窄管内振荡流场的流动可视化研究

本文以探索发生了粥样硬化病变的动脉血管中的血液流动规律为背景,利用流动可视化技术,从流体力学角度定性研究了局部狭窄刚性管中的振荡流场。发现振荡流场有其独特的特点,其旋涡要强于相应的定常流场,雷诺数、Womersley 数以及管子狭窄形状都对流场有较大影响。该项研究对于认识狭窄管中粘性流场特性,建立相应的物理、数学模型、以及发展流动可视化技术都十分有意义。     

电学可视化自动校准装置

介绍了电学可视化自动校准装置的原理及设计,此装置用于无程控接口的手持式数字多用表和模拟指针表的自动化计量校准。通过工业摄像机采集测试数据,并采用labview编制软件控制装置、处理数据,最终实现此类仪表的自动化计量校准。校准结果表明该校准装置能够满足此类仪表的校准要求。     

阵列射流冲击复合不同肋化表面的沸腾特性

阵列射流冲击冷却技术可以有效地解决高热流密度器件的散热问题,为了验证受冲击表面强化传热结构对优化两相射流冷却性能的有效性,结合高速显微摄像手段,研究了不同肋化表面结构形态对受限式阵列射流冷却的流动、传热特性的影响。设计了2种含不同肋化表面形态:光滑切割针肋（0.6 mm×0.6 mm×1.0 mm）、外覆多孔烧结层的粗糙针肋（粒径为73~53 μm）。实验使用无水乙醇为工质,以光滑表面的射流冷却热沉为对照组,入口温度均为20℃,在固定工质流量7.5 mL/s下,随着加热热流密度由5 W/cm2增加至100 W/cm2时,热沉的换热系数均持续上升但增幅逐渐减小,未明显观察到沸腾相变的发生。对固定热流密度82.6 W/cm2、80.5 W/cm2改变工质流量（射流雷诺数）的实验工况,当工质流量由7.5 mL/s逐渐降低至1.0 mL/s时,可以非常明显地观测到射流腔内部工质由分层湍流逐步进入泡状流、弹状流及环状流,其分别对应起始沸腾区、核态沸腾区及膜态沸腾区。