流场可视化技术 作业
流体流动的可视化光学和计算摄影的应用和技巧
流体流动的可视化光学和计算摄影的应用和技巧流体流动是自然界中一种常见的现象，对于科研、工程设计以及教学等领域都有着重要的意义。
为了研究和观察这一过程，可视化光学和计算摄影等技术应运而生。
本文将以流体流动的可视化光学和计算摄影的应用和技巧为题，具体介绍这些技术的相关内容。
一、可视化光学技术在流体流动中的应用可视化光学技术是指通过光的传播和反射来观察和记录物体的形态、运动以及其他相关信息的技术手段。
在流体流动的研究中，可视化光学技术常被用于观察和记录流体的流动状态以及流动中发生的各种现象。
常用的可视化光学技术包括实验光学、激光光学、高速摄影等。
实验光学是一种基础的可视化光学技术，通过将光源照射到流动体上，利用光的传播和反射，观察流体流动的形态和运动。
这种技术简单易行，可以直接观察到流体流动的全貌。
激光光学则是一种更进一步的技术，通过激光束的照射，将流动体的运动轨迹记录下来。
相比于实验光学，激光光学能够提供更精确的流动信息，有助于更深入地研究流体流动的特性。
高速摄影是可视化光学技术中的一种重要手段，通过使用高速相机，能够捕捉到非常短暂的流体流动过程，并以高帧率的方式进行记录。
在流体流动的研究中，高速摄影技术能够提供丰富的信息，帮助科研人员深入了解流体的运动规律、产生机理以及与其他物体的相互作用。
二、计算摄影技术在流体流动中的应用计算摄影技术是指利用计算机的计算能力对流体流动进行模拟和分析的技术手段。
相比于可视化光学技术，计算摄影技术不仅能够提供更精细的流动信息，还能够模拟和预测流体流动的特性。
在计算摄影技术中，数值模拟是一种常用的方法。
通过将流体流动问题转化为数学模型，利用计算机对模型进行求解，可以得到流体流动的详细信息。
数值模拟方法可以用于研究不同流体流动条件下的变化规律，预测特定流动状态下的物理参数以及模拟流体流动中发生的各种现象。
除了数值模拟，计算摄影技术还包括其他方法，如光线追踪和流场可视化。
空气动力学实验技术使用技巧
空气动力学实验技术使用技巧空气动力学是研究空气中物体运动和力学性质的学科，广泛应用于航空航天、汽车工业、建筑设计等领域。
为了研究物体在空气中的运动轨迹、风阻和升力等特性，科学家和工程师们利用空气动力学实验技术来进行精确的测量和分析。
本文将介绍几种空气动力学实验技术的使用技巧和注意事项。
一、风洞实验技术风洞是一种模拟大气流动的设备，通过在封闭的空间内产生高速气流，来模拟不同速度和方向的气流环境。
在进行风洞实验时，需要注意以下几点技巧：1. 选择适当的风洞尺寸和配置：根据实验的需求和研究对象的大小，选择合适的风洞尺寸和配置。
大型风洞能够模拟更真实的风场环境，但成本更高，操作也更复杂。
2. 确保风洞气流稳定性：风洞内的气流稳定性对实验结果的准确性至关重要。
在进行实验前，需要检查风洞的气流速度、温度和湿度等参数，调整并稳定气流的流速和流向。
3. 控制实验条件的一致性：为了能更好地对不同物体的风阻和升力等参数进行比较，需要保持实验条件的一致性。
例如，保持气流的温度、湿度和气压等参数的稳定，以及确保实验物体的位置和方向相同。
二、气动力测量技术在空气动力学实验中，需要测量和分析物体受到的风阻和升力等气动力参数。
以下是一些常用的气动力测量技术的使用技巧：1. 使用力传感器测量风阻：力传感器是一种能够测量物体所受力大小和方向的设备。
在进行风洞实验时，可以将物体放置在力传感器上，通过测量传感器所感受到的力，来计算物体所受到的风阻。
2. 利用压力测量技术测量升力：压力测量技术是一种常用的测量物体受到的气压差的方法。
在风洞实验中，可以将压力传感器安装在物体表面的不同位置，测量不同位置的气压差，从而计算得到物体的升力。
3. 使用流场可视化技术观察气流情况：为了更直观地观察气流的流动情况和流场的分布，可以使用流场可视化技术。
例如，通过在物体表面或周围添加烟雾、颜色或粒子等标记物，来观察标记物在风洞中的运动轨迹，从而了解气流的流动情况。
基于FLUENT的小流量射流流场中的可视化研究
技术 。与普通圆射流相 比， 小流量磨料射流的特点 如下 ： 流流 量小 ； 射 射流 对物 料 的切 缝 窄 ； 同等 压 在
力条 件下 ， 传统 圆喷 嘴射 流相 比 ， 流功率 低 ； 与 射 因
所需 泵 的 体 积较 小 ， 工作 设 备移 动 较方 便 ， 实际 操
关键 词 ： 小流量射流；Ｌ Ｅ Ｔ； Ｆ Ｕ Ｎ 可视化
中图分类号 ： ＨＩ １１ Ｔ ６．
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ７ １９（ ０）２ ０６ ４ １ ２ ０８２ ６０— ２— ６— ０ ０ ０
Ｖｉｕ ｌ ａ ｉｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｔｌ ｅ ｌ ｗ ｓ ｄ ｏ ｓ ａｉ ｔ ｓ ａ ｅ ｆｔ ｅ ＬｉｔｅＪ ｔＦ ｏ Ｂａ ｅ ｎ ＦＬＵＥＮＴ ｚ ｏ
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《2024年柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》范文
《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》篇一一、引言柱塞泵作为液压传动系统中的关键元件，其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
配流副作为柱塞泵的核心部分，其瞬态流场的特性对泵的性能具有重要影响。
因此，对柱塞泵配流副瞬态流场进行数值模拟与可视化试验研究，有助于深入理解其流动特性，为优化柱塞泵的设计和提升其性能提供理论依据。
二、流场数值模拟方法在柱塞泵配流副瞬态流场的数值模拟中，我们采用了计算流体动力学（CFD）方法。
CFD是一种通过计算机求解流体控制方程来模拟和分析流体流动的技术。
通过建立配流副的三维模型，并设定合理的边界条件和初始条件，我们可以得到流场的瞬态变化情况。
在模拟过程中，我们采用了高精度的数值计算方法，如有限体积法或有限元法，对流场进行离散化处理。
通过求解离散化后的控制方程，我们可以得到流场中各个位置的流速、压力等参数的变化情况。
此外，我们还考虑了流体的物理性质，如密度、粘性等，以及流体与固体壁面的相互作用等因素，以更准确地模拟实际流场情况。
三、可视化试验研究为了验证数值模拟结果的准确性，我们进行了可视化试验研究。
通过高速摄像技术，我们可以实时观察配流副内部流场的动态变化情况。
同时，我们还采用了粒子图像测速（PIV）技术，通过在流场中加入示踪粒子并利用激光照射和图像处理技术，可以得到流场中各个位置的流速和流向信息。
在试验过程中，我们通过改变柱塞泵的工作条件（如转速、压力等），观察配流副内部流场的变化情况。
通过对比不同条件下的流场图像和数值模拟结果，我们可以验证数值模拟的准确性，并进一步分析配流副的流动特性。
四、结果与讨论通过对柱塞泵配流副瞬态流场的数值模拟与可视化试验研究，我们得到了以下结果：1. 配流副内部流场的瞬态变化情况。
我们观察到在柱塞泵的工作过程中，配流副内部流场呈现出复杂的流动特性，包括涡旋、流动分离等现象。
2. 数值模拟结果与可视化试验结果的对比。
我们发现数值模拟结果与试验结果在整体趋势上一致，但在某些细节上存在一定差异。
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法
近年来随着计算流体动力学仿真技术的发展，流场数据经常被用于描述流动状态，以支持进行计算流体动力学和流体机械模拟。
流场数据的特征描述、提取和可视化对于理解流动结构和行为至关重要。
本文概述了计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法。
首先，为了充分描述流场的特征，我们采用三种基本的统计特征，比如流场的均值、方差、相关系数以及熵，这些特征可以描述流场的全局结构。
另外，为了更深入地描述流场特征，我们采用多维拉普拉斯变换（DMLT）和矢量代数特征（VECF），以获取空间特征，比如流
场的频率分布和方向分布。
此外，采用历史相关特征（HRSF）来提取流场中不同历史过程之间的关联性。
其次，为了有效提取流场中的信息，我们基于深度模糊集（DFS）方法，进行提取分析，以发现流场中的层次信息。
此外，为了消除流场数据中的干扰噪声，我们还采用集合均值（AM）和最大概率方法（MPM）进行滤波处理，以进一步提高数据的清晰度。
最后，我们根据三个维度（均方根、属性空间和复杂性），对流
场的纹理特征进行可视化表示。
采用色谱图和灰度图将空间特征投射到二维平面，以模拟流场的纹理分布；采用频谱分析可以更有效地可视化空间特征的时变变化；采用漩涡度图，可以模拟流场的复杂性，以及提取局部流场信息。
总之，本文分析了计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法，为了更好地理解和提取流场中的特征，可以结合统计特征、多维
拉普拉斯变换、矢量代数特征、历史相关特征和深度模糊集等方法，以及色谱图、频谱图和漩涡度图等可视化技术，用于描述和提取流场的典型特征，并进行可视化表示。
流场可视化作业
核主泵内部流场可视化研究报告1.前言核主泵位于核岛的心脏部位，作为核电的核心，它的的功能是使冷却剂在反应堆冷却剂系统中循环，以带走堆芯核反应产生的热量，把热量传递给蒸汽发生器二次侧给水。
属于核电站的一级设备。
核电设备的安全性始终是放在第一位。
核主泵内部流场变化规律对核主泵安全性能有重要影响，因此，研究核主泵内部流场变化规律具有重要意义。
2.几何模型核主泵几何模型主要包括叶轮、导叶、压水室和入口管四个部分。
叶轮是核主泵内唯一高速旋转的动力部件，其性能的好坏直接影响了整个核主泵的水力性能和安全性能。
导叶位于叶轮之后，是固定的水力部件，其主要作用有两个，一是把叶轮中的流体均匀地导入压水室中，减少水力冲击，二是将流体的动能转化为压力能，有利于提高整体水力效率。
压水室也是固定的水力部件，其结构形式通常为螺旋形或环形，考虑到特殊性的安全性能要求，核主杲采用了球型压水室，其主要作用是收集从导叶中流出的冷却剂，降低其速度，变动能为压能，输送至出口处。
表1 叶轮和导叶主要参数表2 压水室主要参数叶轮的数据导入ANSYS-BladeGen 之后，如图1所示:a 图为子午面图，可实时修改各点数据，控制流线形状；C 中为包角及进出口安放角随流线分布曲线图，可控制叶片包角及进出口安放角，改变其中一个参数，另一个也会随之变动；d 图为叶片厚度随流线分布曲线图，可精确控制流线上每个点的叶片厚度；所有数据更改均可在b 中三维图中实时显示，并可调整三维图显示方式，可显示单叶片、双叶片或全叶片，也可显示线框图或遣染图。
(a)子午面 (b)模型显示(c)叶片安放角及包角分布 (d)叶片厚度分布图1：叶轮模型生成导叶的数据导入ANSYS-BladeGen 之后，基本与叶轮相似。
如图2所示:a 图仍为子午面图，所不同的是，因为叶轮是高速旋转的，而导叶是静止的，其主要作用是把冷却剂的轴向速度转换为径向速度，所以导叶的子午面图为叶轮子午面的延续；C 图仍为包角及进出口安放角，所不同的是导叶的进口安放角随着叶轮的出口角选定由三角函数关系可以计算求得，而包角与叶轮方向相反，叶轮为顺时针，导叶为逆时针；d 图中仍为叶片厚度；b 图仍为三维视图显示，同叶轮。
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法科学技术在不断发展，其中计算流场（CFD）技术也就随之发展，它用来模拟流体动力学过程，为研究各种流体动力学问题提供了有效的手段。
计算流场技术可以模拟具有复杂流场特征的各种工程问题，如液体气体的传热、传质、晃动或湍流流动等。
由于计算的复杂性，计算流场的典型特征描述、提取和可视化显得尤为重要，且具有极其重要的应用价值。
因此，在本文中，我们将首先综述计算流场典型特征描述、提取和可视化技术，并介绍相关技术在研究和实现计算流场典型特征的描述、提取和可视化上的应用；其次，将介绍一种纹理可视化方法，该方法在实现计算流场典型特征的描述、提取和可视化上有可能发挥重要作用；最后，将探讨一种基于纹理的可视化方法，以帮助计算流场典型特征的可视化。
首先，计算流场典型特征描述、提取和可视化技术是模拟和分析流体动力学过程的重要工具。
它们可以帮助研究者了解流体过程的复杂性，并确定流动特征和变化范围。
其中，对流场特征的描述是基于流场方程和空间结构的，可以用流场变量、速度向量等特征来实现。
提取是指通过处理所得到的流场数据，计算出反映流动特性的基本信息。
最后是可视化，指的是以图片的形式展示流场的特征。
另外，为了更好地描述和可视化计算流场的典型特征，一种纹理可视化方法可能会发挥重要作用。
纹理可视化的技术可以根据流场变化的特征，将流场特征编码为数字，以产生各种类型的可视效果，例如渐变、流动纹理、晕散等。
其中，渐变纹理可以用来描述流场表面的温度变化，而流动纹理可以用来描述流场表面的速度变化，晕散纹理则可以用来描述流场表面的动量变化。
此外，这种可视化技术还能显示流场的本质，比如混合物的稳定性或湍流的强度等。
此外，我们还可以研究基于纹理的可视化方法，以帮助计算流场典型特征的可视化。
这种可视化方法可以实现流场变量和可视表面的对比，以及综合分析流场变量梯度和流场变量强度等。
此外，还可以开发新的可视化算法，用于展示流场全局和局部的分布特征以及某些有趣的特性，如重力梯度、热梯度等。
流场的可视化和实验技术
流场的可视化和实验技术流体力学是研究流动现象的科学领域，而流场的可视化和实验技术对于理解和研究流动的性质和行为至关重要。
通过可视化流场，我们可以直观地观察和分析流动的结构、变化和特征，为进一步的研究和应用提供可靠的基础。
本文将介绍流场的可视化和实验技术，并探讨其在不同领域中的应用。
一、流场可视化技术可视化是通过合适的方法和设备将流场的信息转化为可见的图像或图形，并通过观察这些图像或图形来理解流动的特性和行为。
流场可视化技术可以分为直接可视化和间接可视化两类。
1. 直接可视化直接可视化是指通过实物展示或观察来展示流动现象。
常用的直接可视化技术包括：（1）流体染色法：通过向流体中添加染色剂，可以观察到染色液在流场中的行为，从而了解流动的结构和特征。
流体染色法广泛应用于流动分析和流体力学教学中。
（2）颗粒示踪法：将颗粒或粉末加入流体中，观察颗粒在流场中的运动轨迹，可以得出流动速度、流线和涡旋等信息。
颗粒示踪法适用于中小尺度流场的可视化分析。
（3）光学可视化法：利用光学设备如激光、镜头和相机等，将流动现象转化为光学信号并记录下来。
光学可视化法包括流体表面的摄影、数字图像处理和全息干涉等技术，广泛应用于大尺度流场的可视化和研究。
2. 间接可视化间接可视化是指通过非实物或模型来揭示流动的特性和行为。
常见的间接可视化技术包括：（1）数值模拟：通过计算机数值模拟方法，对流动进行数值计算和仿真，得到流场的分布和特性。
数值模拟技术已在流体力学研究和工程设计中得到广泛应用，为理论分析和实验研究提供了有力支持。
（2）实验模型：利用小尺度的实验模型来模拟大尺度的流动现象，通过对实验数据的观察和分析，推导出流体力学规律和理论结果。
实验模型可用于验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
二、流场实验技术流场实验技术是通过实验装置和仪器设备对流动现象进行实际测试和观测。
流场实验技术可以分为定性实验和定量实验两类。
1. 定性实验定性实验是通过观察和记录流动现象的特点和行为来揭示流场的性质和变化。
流场显示实验_贾林江
北京航空航天大学能源与动力工程学院专业综合实验报告班 级 100415 学 号 10041152姓 名 贾林江 评分 实验名称：涡轮叶栅流场显示实验 实验日期一、实验目的1、熟悉流动显示的实验方法，掌握通过实验观察来帮助认识流动机理这一重要的科研方法；2、认识涡轮叶栅内复杂的非定常流动现象。
二、实验内容1、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高通道内的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅压力面、吸力面附近以及通道中部的流动特点；2、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高叶片尾迹的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶片尾迹的流动特点；3、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁区二次流的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅端壁区前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点；4、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁泄漏流的非定常流场，认识涡轮叶栅存在叶尖径向间隙后不同攻角下叶栅端壁泄漏流、泄漏涡、前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点，帮助理解涡轮内的流动现象。
三、实验设备1、回流式水槽图4.2 水槽平面图水槽为上下循环的闭式结构，全长6.8米，分为四个部分：加速段，回流段，整流段和实验段。
其中水槽上层工作段长3000mm，宽700mm，高550mm；实验段长1000mm，宽700mm，高500mm（约数，视水位而定）。
水槽以叶轮机驱动水循环，来流速度在0～0.12m/s内连续可调。
基于流线的流场可视化研究与实现
１ 引 言
矢量场可视化是科学 计算 可视 化技术 中最具 挑 战性 的研究 课题之一 ， 具有广 阔的发展前景 。它 运用 图形学 的理论方 法将矢
流线 可视 化 临界 点 种 子 点
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａ ｅ ｎ ｌｓ ｓｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ａ ｄ ｔｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｏ ｅ ｄ ｖ ｓ ａｉａｉｎ ａ ｄ ａ ｃ ｍｐ ｉｈ ｓ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｈ ｓｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｈ ｔ ｏ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｆ ｗ ｆ ｌ ｉｕ ｚ ｔ ｎ ｌ ｉ ｌ ｏ ｎ ｃ ｏ ｌ ｅ ｓ ｈ ｖｓ ａ ｉ ｔ ｎ ｏ ｏ ｏ ｆ ｌ ｉ ｅｐ ａ ｅ ｎ ｅ ｄ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｗ ａｔ ｒ ｄ ｔ ｅｄ ｎ ｉ ｔ ｈｎ ｉ ｉｕ ｚ ｉ ｆ ｍｅ ｆ ｗ ｅ ｄ ｗ ｔ ｔ ｌｃ ｍｅ ｔｏ ｓ ｅ ｓｂ ｓ ｄ ｏ ｏ ｐ ｔ ｎ ａ ｅ ｓｔ ｍａ ｃ ｉ ｇｗ ｔ ｌ ａｏ ｓ ｌ ｉ ｈｈ ｆ ｈ ｌ ｅ ｎ ｈ ｙ ｈ
流线 的可视化效果在很大程度上依赖 于初始点 的选 择 ， 则流线 否 布局不合理 ， 将会 丢失 流场 的重要 特征 。近 年来 ， 于流线 的布 关 局 问题 出现 了许 多方 法。Ｔ ｒ ｕｋ和 Ｂ ｄ 拉 提 出了 Ｉ ａｅ—ｇ ｉ ｄ ｎ ａ ｓ ｍｇ ｕｄ ｅ 方法 ， 方法引进一个能量 函数来对 流场进行 采样。其 中能量 函 该
系统分析 了用流线技 术实现流场可视化的方 法和 步骤 ， 采用基 于流动模 式和与 区域 矢量 大小相对应 的
流场动态可视化平台关键技术与应用
流场动态可视化平台关键技术与应用
李文达;张尚弘;侯君;杨玺艳
【期刊名称】《水力发电学报》
【年(卷),期】2023(42)1
【摘要】流场模拟是计算机仿真模拟的热点和难点,是展现水流动态变化过程、辅助寻求水流运动变化规律的重要手段。
流场可视化技术的应用可以有效提高水流信息表达的直观性与综合性。
本文以北江航道水流可视化为例,开发了浏览器/服务器结构的航道水流可视化平台,重点研究了平台中基于图像的流场可视化技术,采用渲染到纹理技术和通用图形处理器计算中的乒乓技术实现了流场可视化的融合,采用基于视点动态渲染的方式有效解决了水流细节层次的表现问题。
在北江航道水流可视化应用中流场动态显示效果流畅,运行帧率达60帧左右。
该流场可视化实现方法可以为网页端流场可视化实现与应用提供参考。
【总页数】9页(P95-103)
【作者】李文达;张尚弘;侯君;杨玺艳
【作者单位】华北电力大学水利与水电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TV143
【相关文献】
1.应用于直升机/舰动态配合的舰面流场建模仿真关键技术
2.基于纹理图像的流场动态可视化模拟研究
3.一种基于CVT的动态流场可视化方法
4.基于几何着色器的流场动态可视化研究与实现
5.基于虚拟地球的流场三维动态可视化方法
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工程流体力学中的流场可视化技术研究
工程流体力学中的流场可视化技术研究在工程流体力学中，流场可视化技术是一种重要的工具，用于研究和分析流体的运动和特性。
通过可视化流场，可以直观地观察流体的流动模式，理解流体力学现象，以及帮助优化工程设计和流体力学模拟。
流场可视化技术主要包括实验方法和计算方法两种。
实验方法是通过使用实验设备和工具来可视化流场。
常见的实验方法包括颜料法、光线跟踪法和激光测量法。
颜料法通过在流体中注入颜料粒子，观察颜料粒子在流场中的运动，从而了解流体的流动情况。
光线跟踪法通过使用激光束和摄影机来捕捉流体中颗粒的运动轨迹，从而实现流场的可视化。
激光测量法则利用激光束对流场进行扫描，通过分析激光束的散射和反射来获得流场信息。
另一种流场可视化技术是计算方法，它利用计算机模拟流体的流动，通过可视化程序将流体运动的结果展示出来。
常见的计算方法包括数值模拟和计算流体力学（CFD）方法。
数值模拟通过数学方程和计算方法来模拟流场的流动，从而得到流体运动的数据，在计算机上生成流场图像。
CFD方法是一种通过对流动方程进行离散化，使用数值方法求解流动问题的技术，可以模拟各种流动现象，如流体的速度、压力和温度分布。
在实际应用中，流场可视化技术被广泛应用于各个领域。
在航空航天领域，流场可视化技术被用于研究飞行器的气动性能、气动噪声和燃烧过程等问题。
在汽车工程领域，流场可视化技术被用于改善车辆外形设计，减小空气阻力和提高燃油效率。
在建筑工程领域，流场可视化技术被用于优化建筑物的通风性能和降低风载效应。
在能源工程领域，流场可视化技术被用于分析风力发电机组的气动性能和燃烧流动的特性。
近年来，随着计算机技术和模拟算法的不断进步，流场可视化技术也在不断发展。
例如，基于深度学习的计算机视觉技术可以提供更精确和高效的流场数据处理和分析方法。
此外，虚拟现实技术也被引入到流场可视化中，可以为研究人员提供更直观、沉浸式的流场观察体验。
总的来说，工程流体力学中的流场可视化技术是一种重要的分析工具，通过实验和计算方法对流体的运动和特性进行可视化展示。
流体力学实验装置的流动可视化与数据处理技术
流体力学实验装置的流动可视化与数据处理技术流体力学实验装置是研究流体流动性质和现象的重要工具，通过可视化和数据处理技术，可以更准确地观察和分析流动过程。
本文将介绍流体力学实验装置的流动可视化与数据处理技术的应用及意义。
一、流动可视化技术流动可视化技术是利用各种手段将流动过程直观地呈现在观察者面前的方法。
常用的流动可视化技术包括：1.1 高速摄影技术：通过高速摄影仪拍摄流动过程，可以观察到流体在短时间内的运动轨迹和形态变化，帮助研究人员分析流动特性。
1.2 染料示踪技术：在流体中添加染料，根据染料在流动中的传输情况，可以揭示流体的速度场、流线和湍流结构，为流动模拟和分析提供数据支持。
1.3 激光光点测速技术：通过激光束照射流体表面，利用反射光信号计算流体速度和流动方向，实现对流动场的定量化测量。
二、数据处理技术数据处理技术是对通过流动可视化手段获取的数据进行分析和处理，提取有用信息和特征。
常用的数据处理技术包括：2.1 数值模拟和计算流体力学（CFD）：基于流动现象的物理规律和数学模型，通过计算机模拟流体运动，得出流场速度、压力、温度等参数的分布图，为实验结果的进一步验证和分析提供依据。
2.2 图像处理和信号处理：利用数字图像处理技术，对流动可视化图像进行分割、特征提取和图像匹配，实现对流动状态的定量描述和分析；同时，通过信号处理技术对实验数据中的噪声和干扰进行滤波和处理，提高数据的准确性和可靠性。
2.3 大数据分析和机器学习：借助大数据分析和机器学习算法，对海量流动数据进行挖掘和分析，发现隐藏于数据背后的模式和规律，为流体力学研究提供新的思路和方法。
总结通过流动可视化和数据处理技术，研究人员可以更清晰地观察和分析流体流动过程，获取更多有用信息，并深入理解流动现象的本质。
流体力学实验装置的流动可视化与数据处理技术的不断发展和应用，将推动流体力学领域的研究进展，促进流体力学理论与工程实践的结合，为工程领域的流动问题提供更有效的解决方案。
《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》
《柱塞泵配流副瞬态流场数值模拟与可视化试验研究》篇一一、引言随着工业技术的发展，柱塞泵作为一种重要的流体控制元件，在各个领域得到了广泛的应用。
其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
因此，对柱塞泵配流副瞬态流场的深入研究具有重要的实际意义。
本文将通过数值模拟与可视化试验研究的方法，对柱塞泵配流副的瞬态流场进行分析和探讨。
二、数值模拟方法2.1 模型建立在数值模拟中，首先需要建立柱塞泵配流副的三维模型。
通过CAD软件进行建模，并考虑到流场的复杂性和计算的精度要求，对模型进行网格划分。
同时，设置边界条件和初始条件，为后续的数值计算做好准备。
2.2 数值计算方法采用计算流体动力学（CFD）方法，对柱塞泵配流副的瞬态流场进行数值计算。
通过求解Navier-Stokes方程，得到流场的压力、速度、温度等物理量的分布情况。
同时，采用湍流模型对流场中的湍流现象进行描述。
2.3 数值模拟结果通过数值模拟，可以得到柱塞泵配流副瞬态流场的压力、速度等分布情况。
分析流场的变化规律，了解流场的流动特性和优化空间。
三、可视化试验研究3.1 试验设备与材料进行可视化试验研究需要准备相应的试验设备和材料。
包括柱塞泵、透明管道、高速摄像机、压力传感器等设备，以及适当的流体介质。
通过这些设备和材料，可以观测到柱塞泵配流副的瞬态流场变化。
3.2 试验过程与观测在试验过程中，通过高速摄像机记录柱塞泵配流副的瞬态流场变化过程。
同时，使用压力传感器测量流场中的压力变化。
通过观测和记录，可以得到流场的实际变化情况。
3.3 试验结果与分析通过可视化试验研究，可以观察到柱塞泵配流副的瞬态流场变化情况。
与数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的准确性。
同时，分析试验结果，了解流场的实际流动特性和存在的问题。
四、结果与讨论4.1 数值模拟与可视化试验结果的对比将数值模拟结果与可视化试验结果进行对比，可以发现两者在流场的变化规律和分布情况上具有较好的一致性。
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法
计算流场典型特征描述、提取与纹理可视化方法计算流场已成为学术研究的重要方向之一，因为它可以用于解释流体动力学的实际现象。
计算流场可以通过特征描述、提取、可视化等方法进行系统分析和控制，从而更清楚地了解流体运动的运行特征。
计算流场典型特征描述、提取和可视化方法正在逐步发展，让学术界更容易深入研究流体运动。
本文综述了实施计算流场典型特征描述、提取和纹理可视化方法的最新进展情况。
二、计算流场典型特征描述计算流场典型特征描述的研究主要涉及流场的计算结构，特征参数，行为规律和变化规律等多方面内容。
例如，在分析流体运动时可以采用流场在特定深度上的特征参数，比如流场速度、流量和平均压力等，以提取流场运动的典型特征。
也可以分析流场的空间结构，比如流场的运动模式，来更加细致地描述流场的特征。
此外，计算流场典型特征描述还涉及到流场的时变特征。
体系中的物理量如压力、流速、温度等通常都是随时间变化的，因而此时可以通过分析和判断流场的时变行为来获取计算流场的典型特征。
例如，可以采用基于模式自动确定方法来识别复杂流场中存在的特征，从而实现对特定特征的描述。
三、计算流场典型特征提取计算流场典型特征提取方法涉及对已描述特征进行抽取和分析，以更清晰地理解流体运动的内在机理，从而改善流体模拟估算的准确性。
近年来，基于深度学习的典型特征提取方法受到关注，例如基于深度卷积神经网络（DCNN）的典型特征提取方法。
基于DCNN的技术可以有效地从流场特征中提取典型的时变特性，实现对复杂流场的深度分析。
而计算流场典型特征聚类分析方法也更加受欢迎。
它可以基于流场中描述特征的时变趋势、空间结构或行为规律来快速聚类典型特征，从而有效地提取出复杂流场特性。
四、纹理可视化纹理可视化技术涉及将复杂的流动特征及时整合在一起的可视化，以便更好地理解流体动力学现象，进而改善流体模拟的准确性和可靠性。
基于有限元网格（FEM）算法的纹理可视化技术是最常用的纹理可视化技术之一。
流体的流动可视化和流动可视化技术
流体的流动可视化和流动可视化技术流体的流动可视化是指通过一系列的实验、仿真或者图形处理等手段将流体在运动过程中的特性可视化展示出来，以便更好地理解和分析流体的流动规律。
而流动可视化技术则是指实现流体流动可视化的一系列技术手段和方法。
本文将重点阐述流体的流动可视化以及几种常用的流动可视化技术，并分析其应用领域和未来发展趋势。
一、流体的流动可视化流体是指各种物质状态下能够流动的介质，如液体和气体。
流体的流动可视化是将流体在其流动过程中的特性以可视化的形式展现出来，以便研究人员能够更直观地观察和分析流体的流动特性。
流体的流动可视化主要通过实验、仿真和图形处理等手段来实现。
1.1 实验方法实验方法是流体流动可视化的传统手段之一，主要通过设计和搭建一系列的实验装置，使用染料、颜料、粒子或者气泡等标记物来追踪流体的流动状态，并通过摄像或者其他光学设备将流体的流动情况记录下来。
实验方法能够直观地展示流体的流动过程，但其受到实验环境的限制，难以观察到微观尺度的流动行为。
1.2 仿真方法仿真方法是利用计算机模拟技术来实现流体流动可视化的一种方法。
通过建立数学模型和运用数值计算方法，将流体的流动过程在计算机上进行仿真，并通过图像处理技术将仿真结果可视化展示出来。
仿真方法可以灵活地调节流体的参数和环境条件，便于研究人员深入分析流体的流动规律。
1.3 图形处理方法图形处理方法是将实验或者仿真获得的数据通过一系列的图像处理算法进行处理，从而得到更清晰、更直观的可视化结果。
图形处理方法能够提取流体流动中的关键特征，并进一步进行图像分析和数据处理，有助于研究人员更精确地描述和理解流体的流动行为。
二、流动可视化技术流动可视化技术是实现流体流动可视化的一系列技术手段和方法，其应用广泛于流体力学、空气动力学、气象学、地质学等领域。
下面将介绍几种常用的流动可视化技术。
2.1 染料追踪法染料追踪法是一种通过在流体中添加染料并观察染料在流动过程中的运动来研究流体流动规律的方法。
海水温盐流场三维动态可视化
山东科技大学学士论文山东科技大学学士学位论文海水温盐流场三维动态可视化专业名称：地理信息系统学生姓名：冯建忠指导教师：艾波二零一一年六月山东科技大学学士论文Shandong University of Science and TechnologyBachelor Degree ThesisThe3D Dynamic Visualization of Ocean temperature、salinity and Currents fieldGrade：2007Candidate：Feng JianzhongSpeciality：Geographic Information SystemSupervisor：Ai BoJune,2011山东科技大学学士论文摘要随着人口的剧增和经济的快速发展，人类可利用的资源日益减少，在全球面临可持续发展问题的时代，资源富饶而未充分开发的海洋引起了人们越来越多的关注，海洋开发也成了当前的一个热门话题。
在对海洋进行开发的过程中需要诸多技术的支持，海洋信息三维动态可视化作为表达海洋时空变化的一种新技术，为更好地表达海洋信息提供了一种方式。
它通过对复杂、多变的海洋数据加以处理并导入到场景中，将其以三维的形式来直观地表现出海洋中的地形特征、海水温度、盐度以及洋流的动态分布和时空变化，为海洋研究人员进行相关的分析提供可靠依据和直观的分析手段。
本文首先总结了国内外三维信息可视化表达的研究现状，分析了国内外三维可视化的各种表现方式，在对时空现象进行分析的基础上初步探讨出时空信息动态可视化表达的方法。
然后，利用总结出的可视化表达方法实现三维动态模拟，如在vs2008环境下，基于微软XNA平台，利用C#语言，通过对数据和模型的处理，采用高级渲染等方法模拟出三维场景中海水温度、盐度以及洋流的动态变化。
关键词：三维可视化时空变化动态可视化HLSL动态渲染时空信息动态可视化方法研究ABSTRACTWith the rapid increase in population and economic development,human resources available diminishing.Facing the global era of sustainable development issues,the ocean with rich but not fully developed resources aroused more and more attention and ocean development has become a current hot topic.In the process of developing the oceans requires the support of many technology,dynamic three-dimensional visualization as one of new technology to express the temporal and spatial variation of marine,provided a way to express the marine information better.By processing the complex,changing marine data and import to the scene,it can intuitive show the topographical features of the ocean、the sea temperature、salinity and ocean current changes in the dynamic distribution and temporaland temporal changes by the form of tree-dimensional performance of visually,this way provides a reliable basis and intuitive analysis tools for the marine research.This paper summarizes the current situation of domestic and international research in three-dimensional information visualization,analyzed a variety of mode to express the three-dimensional visualization domestic and foreign, discussed the method to express the information of space-time dynamic Visualization based on the analysis of space-time phenomena.Then,achieve dynamic simulation by the methods of visual expression which is summed up, as in the VS2008environment,based on Microsoft's XNA platform,using C# language,through the handling of data and models,using advanced rendering methods simulated the dynamic changes of water temperature,salinity and ocean currents in three-dimensional scene.II山东科技大学学士论文Key Word:three-dimensional visualization,Temporal and spatial variation, dynamic visualization,HLSL,Dynamic Rendering山东科技大学学士论文目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究目的及意义 (4)1.4研究内容 (5)2XNA平台的应用开发 (6)2.1XNA简介 (6)2.2XNA应用程序模型 (8)2.3XNA内容管道 (12)3洋流的三维动态可视化 (14)3.1传统洋流表达方法 (14)3.2三维洋流动态表达 (17)4海水温度和盐度的三维动态可视化 (22)4.1海水温度和盐度的动态表达 (23)5海水表面动态模拟 (28)5.1HLSL高级渲染语言 (28)5.2HLSL的渲染过程 (30)5.3海水表面的渲染 (34)15.3.1水面渲染方法总结 (34)5.3.2水面渲染的数学知识 (34)5.3.3水面渲染过程 (37)6总结与展望 (45)参考文献 (47)致谢辞 (48)附录 (49)英文原文 (49)译文 (65)1绪论近年来，地理信息系统逐渐引起了人们的关注，在获得大量应用的同时其应用范围也从原来的地图制图逐渐扩展到土地规划、城乡建设、资源利用、矿物开采等等诸多方面，而海洋地理信息系统也随着国家“数字海洋”战略的提出而得到广泛的应用。
基于海洋流场的多级拓扑可视化
（ ） 算 临界点 的位 置 １计 临界 点是指 矢量 的各 个分 量均 为零 的点 。为 了绘制矢 量 场 的拓 扑 结构 ， 先 定位 出矢量 场 中临界 应
点的精确位置。这可 以通过解方程求得临界点的位置 ， 还可 以通过二分法求得临界点的位置。如果采
用 的矢量 场是 由散乱 的数 据点 构成 的 采样 空 间 ， 法 用具 体 的表 达式 来 表 示 ， 时 可 以使 用 二分 法求 无 此
择。 ’
由 Ｈ ｌａ ｅ ｎ和 Ｈｅｓｌ ｋ于 １８ ｍ ｓｅｎ ｉ ９７年提 出的流场 拓扑结构 分 析法 是 一种从 全 局 了解矢 量 场结构 的新
技术 ， 它是一种全局图标的构造和映射方法¨ ．。该技术还可 以从流场扩展到其它矢量场 中， ２ Ｊ 如涡流
场、 压强梯度场等。拓扑结构分析法直观简洁 ， 是重要而且比较成功 的特征可视化方法 ， 矢量场的拓扑
３ 部分着重介绍拓扑简化的多级拓扑方法； ４部分将多级拓扑可视化方法应用于海洋流场， 第 将其和传 统可视化的结果进行 比较 ； 最后得出结论。
ｌ 传统的拓扑结构分析 法
１１ 拓扑分析 法的原理 ． 拓扑结构分 析法 以拓扑结构 来显示 场的结构 ， 它主要 是建立 在 临界 点理 论 基 础之 上 的。临界点理
解。
二分 法求解 临界 点 的思想 ： 首先 在矢 量场 中找 出临 界点 的侯 选 单元 。假 设 采样 空 间为 ． ｆ ２＝ ｛ ＝ Ｐ （ ｙｚｇ ，Ｙ ｇ）Ｉ ，，；ｘｇ ，ｚ 口≤ ≤ ｂｃ≤ Ｙ≤ ｄｅ≤ ≤ ， ， ， 将空 间分 为 ／ ７ ， ×／ 个 网格 ， ×乃 ７ ， 则每一个 网格 的 大／ ｙ ｘ ｙｚｄ 二旦，ｙ＝ Ｊ ￣ｄｄｄ（ｘ＝ ， ｄ
基于 CT 技术的液体流场三维可视化研究
基于 CT 技术的液体流场三维可视化研究在现代科技高速发展的时代，工程技术以及科学的发展离不开先进的仪器设备和技术手段，其中CT技术便是其中一种重要的技术手段。
CT技术作为一种三维可视化技术，可以用于物体或者场景的非破坏性测试和可视化重建，同时也是流场可视化研究中必不可少的技术手段之一。
本文将基于 CT 技术，探讨液体流场三维可视化研究的技术原理、应用现状、问题与挑战等方面。
一、CT技术的基本原理CT技术又称X光计算机断层成像技术，主要由X光源，X光探测器以及计算机处理系统等三部分组成。
在扫描过程中，样品（例如液体流场）会被装置旋转，在X光的照射下，样品会产生一些弱的X光衰减， X光通过样品后的衰减率与样品的密度以及材质密切相关，通过对各个方向X射线的扫描，可以分析并计算样本的密度分布，最终生成三维的可视化呈现。
二、CT技术在液体流场三维可视化研究中的应用现状CT技术在液体流场三维可视化研究中，主要应用于两个方面：第一，液体流场三维成像，可以获得非常高分辨率的信息，同时可以获得高度精准的数值模拟结果。
第二，液体流体三维可视化，可以将流体分布情况可视化呈现，使得研究人员可以直观地了解液体流场分布、流动方向、涡旋等信息。
这些信息对于设计液体流动控制的设备以及优化流场结构和布置等方面具有重要的意义，同时也可以用于科学研究，例如研究湍流、混沌流等。
CT技术在液体流场三维可视化研究中已经取得了一系列的研究成果。
例如，基于CT技术的三维成像技术被用于评估液体滴在不同表面上的粘附性和弹性，可以用于人工智能机器人对液体滴的精确操作；基于CT技术的三维可视化技术在研究湍流、涡旋等方面也取得了显著的成果；同时，也出现了更加先进的应用，如基于高速相机的CT技术，能够实时采集液体流场的动态变化信息。
三、液体流场三维可视化研究中存在的问题和挑战虽然CT技术在流场可视化研究中拥有广阔的应用前景，但是面对现实存在的问题和挑战，仍然需要进一步进行改进和完善。
流动显示
流动显示实验一、实验目的1．在水洞中观察飞机模型周围流谱。
2．通过调节水槽中水流速度、观察不同绕流物体周围流形变化，进一步了解层流流动与湍流流动的区别、卡门涡街的产生、流动分离现象等流体流动规律。
3．学习设计流动显示方法。
二、实验装置及用品1．水洞水槽联合实验台（水洞及水槽部分示意图分别如下）2．飞机模型及绕流物体本实验所用绕流物体是内部空心(以利灌装染色液)，外形为单一圆柱体、组合圆柱体、三角断面柱体、矩形断面柱体、翼型等部件。
3． 实验用品本实验所用物品主要是固体高锰酸钾、溶解杯、注射针头等。
三、实验步骤1． 水洞观察飞机模型绕流1.1 将高锰酸钾溶液加入到飞机模型的染色管道中，并打开染色管道控制阀；1.2 开启水泵，待试验段注满水后，控制出水阀来调节流速；1.3 待流动稳定后，记录下游流量计上所读取的流速值，观察流动显示现象； 1.4 调节流速，观察并记录不同流速下的流动现象。
2． 水槽观察圆柱绕流2.1 将高锰酸钾溶液加入到开孔的单圆柱模型中，将其放入水槽中；2.2 开启水泵，使试验段尽量注满水，控制出水阀来调节流速；2.3 待流动稳定后，记录下游流量计上所读取的流速值，观察流动显示现象； 2.4 调节流速，观察并记录不同流速下的流动现象； 2.5 更换双圆柱模型，重复实验过程。
四、实验现象观察与分析 1. 水洞观察飞机模型绕流现象（1）流速确定方法水洞实验段截面为边长a=250mm 的正方形，流量计测量位置为内径d=100mm 的圆，流量计直接测得流速为0u ，则实验段流速按如下公式计算：00220221257.025041001416.341u u u a du =⨯⨯==π （2）流动显示现象控制出水阀，在不同流速下观察流场变化（3）实验分析在整个实验过程中，能够直观明显地观察到流动从层流到过渡流到湍流的发展过程。
流体的流动状态可以用雷诺数来量化，雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的量度，它是一个无量纲量。
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U 形管道流场的数值模拟与可视化讨论
摘要：本文对 U 形管的流场进行了数值模拟，并简要介绍了流场可视化技术的发展及分类，主要介绍了 PIV 技术 的原理及 DPIV 技术的实验系统。并对 DPIV 技术进行了展望。 关键词：U 形管流场 流场可视化 PIV 技术
1 U 形管道流场数值模拟
1,7 —水表 2,5,8,9 —阀门 3 —贮液槽 4 —水泵 6 —数字 CCD 10—被试模型 11—激光器 12—柱透镜 13—三棱镜 图 1.5 DPIV 实验装置
通过实验可以验证上面对U形管的出口截面流 场仿真是否准确。
4 结束语
流体在流道内内的流动是十分复杂的三维流 动，对轴对称结构的流动系统可以采用够的精度，有待今后进一步 研究。 在流场实验可视化研究方面，目前主要集中在 DPIV技术在二维全场测速技术中的应用，从进一步 提高实验可视化质量出发，应将DPIV技术进一步应 用于三维全场测速技术中。
2.2
实验可视化技术
与科学计算可视化相对应的另一门可视化技术 叫流场的实验可视化技术，亦称为流动显示技术。
专业：机械工程学系
获取图像的质量有很大影响[5]。 光源的强度应足以 使流体中的示踪粒子清晰，同时光强应分布均匀; 光源最好为点光源通过一定的光学系统可形成所需 求的片光源照亮测试面;光源的谱分布应与图像传 感器的敏感光谱区域相匹配;光源脉冲的频率与相 位应与照相同步。 通常的钨丝白炽灯具有连续光谱， 这种灯价格便宜，使用方便，稳定可靠。光的脉冲 可通过控制机械式的光闸来获得。激光光源的单色 性非常好，是流动可视化常用的一种相干光源，有 气体激光器、电介质固体激光器、半导体激光器和 燃料激光器等种类。常用的气体激光器有氦氖激光 器，通常用作为连续光源。
3.2
DPIV 实验系统简介
DPIV(Digital Particle Image Velocimetry) 是PIV技术的数字化形式，它是一种利用二维片光 源照亮流场中的某一区域而测出该区域内瞬时速度 的测量技术，测量时先在待测流体中均匀投放示踪 粒子，利用满足跟随性的粒子的运动代表当地流体 的运动，通过测量示踪粒子的运动得到流场的速度 分布。图1.5为一DPIV实验装置的基本组成
1.1 基本条件
实际工程应用中，管道内的流动是很常见的， 以下是分析一个 U 形圆管内的流动压力和出口面速 度的情况。如下图所示的圆管。
图 1.3 出口截面流线
出口截面速度云图：
图 1 U 形圆管示意图
其直线段长度为 500mm，半圆弧的半径为 250mm， 管内径为 20mm。流体的性质为：密度为 850kg/m3, 绝对粘度为 0.051Pa·s，入口速度为 1m/s。由雷诺 数的计算式 Re
Vd
Vd
可知其小于 2000，因
此在管中呈层流状态。
1.2 仿真结果
压力分布云图：
图 1.4 出口速度云图
2 流场可视化技术分类
2.1 数值计算可视化技术
由于用数值计算方法所得到的液压技术中复杂 流道流场有关物理量的数据量是十分巨大的。如果 不借助于计算可视化技术，把计算所得到的大量数 据转变成便于对流场直观分析和研究的可视化图形 或图象形式，就不可能有效地利用计算数据对流场 进行正确的理解和认识。因此，计算可视化技术在 科学计算中包括对流场的数值计算中占有重要的地 位。计算可视化是依靠计算机本身的能力，把流体 力学数值模拟中涉及与产生的数字信息转化为直观
参
1
考 文 献
石教英， 蒋文立编著.科学计算可视化算法与系统.北京:北京 科学出版社. 1996；
2 高殿荣. 液压技术中复杂流道流场的数值模拟与可视化研 究[D]，燕山大学. 2001,5； 3 孙启明. 流动显示的现状和发展. 气动实验与测量控 制.1989;Vol.3(3):9一15； 4 范洁川 等 编著.流动显示与测量. 北京: 机械工业出版 社.1997； 5 颜大椿. 实验流体力学. 北京: 高等教育出版社.1992.1一 120；
在流体力学研究中所涉及的介质常常是无色、 透明、 不发光的，液压传动与控制技术中所使用的各种复 杂流道是不透明的。液体在管内的流动用肉眼是不 能直接观察到的，为了能直观、形象地描述流体在 管道内的流动状态，就必须提供某种能使流动变成 可见的技术，这样一种技术就叫流动显示技术，或 叫流场可视化技术。流场可视化技术可在短时间内 提供整个流场的信息，并且有不干扰流场的特性， 有些技术还可以从所得图像中导出定量的信息。流 场可视化技术在流体力学研究中具有重要作用，已 经发展成为一种专门的技术阴。流场可视化技术主 要有以下几种:烟迹法、烟线法、氦气泡显示技术、 染色法、全息照相和全息干涉术、散斑照相和散斑 测速、激光诱发荧光技术、激光诱发荧光技术、粒 子图象测速技术PIV(Particle Image Velocimetry) 等。
图 1.2 压力分布云图
出口截面流线图：
专业：机械工程学系
的、易于人们理解的并可以进行交互分析的图形或 图象形式， 把静态的或动态的画面呈现在人们面前， 以加快和加深人们对流场的结构、流动现象及本质 的认识，发现那些仅仅通过数字信息发现不了的规 律，获得意想不到的启发和灵感。计算可视化技术 可以达到缩短研究周期， 提高研究工作效率的目的。 计算可视化的发展和应用是与科学计算可视化 Visualization In Scientific Computing 简称 VISC) 的发展紧密相联的。科学计算可视化是当前计算机 学科的一个重要研究方向，这一科学术语正式出现 于 1987 年 2 月美国国家科学基金会召开的一个研讨 会上。科学计算可视化的形成是当代科学技术飞速 发展的结果[1]。进入 80 年代以后，科学数据的大 量产生与缺乏有效地解释这些数据手段的矛盾日益 尖锐，因此出现了一方面不断产生数据，另一方面 无法及时解释和利用这些数据，而只能把海量的科 学数据储存起来，形成浪费的局面。大容量科学数 据源主要有:超级计算机;卫星发回的地球资源、军 事侦察、气象数据;宇宙飞船发回的数据;射电天文 望远镜;地球物理监测数据、气象和空气动力计算、 医学图像等等。随着科学技术的进步，这些大量数 据源本身生成数据的能力还在不断地增加。人们面 对如此海量的数据是无法及时处理的，导致有很多 高价产生的数据被浪费掉了。科学计算可视化首先 是为了高效地处理科学数据和解释科学数据而提出 并形成的，其次是为解决目前信息交流手段贫乏而 提出的，复杂的数据以视觉形式表现是最容易理解 的，因为图象是沟通思维的最重要手段之一。科学 计算可视化的基本思想是从准备数据，实施计算到 表达结果都由图形或图象来完成或表现，最后结果 也以具有真实感的静态或动态图形来描述。这样科 学可视化作为一种工具，通过将符号信息(数据)转 换成视觉信息(图象)，从而有效地匹配了人右侧大 脑的能力。实现科学计算可视化可大大加快数据的 处理速度，可以在人与数据，人与人之间实现图象 通讯，从而观察到传统的科学计算中不可能观察到 的现象和规律，了解物理过程中发生的现象，并可 通过改变参数对计算过程实现引导或控制。目前正 是科学计算可视化技术研究和发展的黄金时期，科 学可视化技术应用于流体和有限元分析领域，产生 了计算流动可视化[2]和有限元分析可视化[2]，这 两方面的研究国外已处于领先水平，国内这方面的 研究也已有很大发展[3]。
3 PIV 技术的简介
3.1 PIV 技术基本原理
粒子图像测速技术PW是全场测速技术中的一 种。 PIV技术是一种不干扰流场的无接触式测量， 可 以得到全流场瞬态的速度场，并且容易对流场的其 它物理量如流线、涡量等进行求解。因此它发展迅 速，迄今为止，在二维全场测速技术中，PIV是最成 熟的一种新技术，己迅速变为测速的标准方法。 PIV技术的基本原理回l周是在流场中撒布合适 的示踪粒子，用脉冲激光片光(lightSheet)照射所 测流场切面区域，通过成像记录系统摄取两次或多 次曝光的粒子图像， 形成PIV底片。 再用光学杨氏条 纹法或粒子图象相关等方法逐点处理PIV底片， 获取 每一判读点小区域中粒子图像的平均位移，由此确 定流场切面上多点的二维速度。 PIV系统的工作过程 主要包括撤布粒子、片光源、摄像和图象处理等几 个阶段。 示踪粒子的行为是粒子示踪流场测试技术中存 在的一个普遍问题。PW技术中示踪粒子应满足很多 一般的要求，如无毒、无腐蚀、无磨蚀、化学性质 稳定、清洁，此外还有两个基本要求，即可见度高， 是良好的光散射体;粒子和流体流动之间的相对运 动尽可能小， 能够跟随流动。 这两个要求有些矛盾， 通常粒子的可见度随着它的尺寸的增加而增加，而 尺寸越大， 粒子对流动的跟随性越差[4]。 通常要求 粒子的形状尽可能接近球形，其尺寸大小尽可能地 一致，直径也要尽可能地小一些。 光源的辐射功率、谱分布和脉冲持续时间等对