流场可视化作业
流体流动模拟与流场可视化技术的发展及应用
流体流动模拟与流场可视化技术的发展及应用流体力学是研究液体和气体在力的作用下的运动规律的学科。
在工程领域和科学研究中，了解流体流动的行为对于设计和优化流体系统至关重要。
传统的实验方法虽然适用于某些情况，但通常成本高昂且耗时长。
因此，流体流动模拟和流场可视化技术应运而生。
流体流动模拟是使用数值方法解决流体力学方程组的过程。
其中最常用的方法之一是计算流体力学（CFD）。
CFD将流体力学方程离散化为数值计算方法，并使用计算机进行求解。
随着计算机计算能力的不断提高，CFD已经成为研究和工程设计中不可或缺的工具。
流体流动模拟技术的发展给我们提供了更深入理解和分析复杂流动现象的能力。
通过解决流体力学方程组，我们可以获得流速、压力、温度等变量在任意位置和时间的分布。
这使得我们能够预测和优化流体系统的性能，从而提高工程设计的效率和可靠性。
同时，流场可视化技术为我们展示了流体流动的视觉效果。
通过使用合适的流场可视化方法，我们可以直观地观察并分析流动的特征和流场中的各种现象。
常见的流场可视化技术包括流线、等温线、压强云图等。
这些可视化方法不仅能够帮助我们更好地理解流动的行为，还能提供宝贵的信息用于工程设计和研究。
流体流动模拟和流场可视化技术在各个领域都有着广泛的应用。
在航空航天领域，流体流动模拟可以用于研究飞行器的气动性能和空气动力学特性。
通过模拟不同的飞行条件和几何形状，我们可以评估飞机的空气动力学性能，并进行优化设计。
流场可视化技术可以提供直观的流动图像，帮助工程师更好地理解和分析飞行器周围的气流情况。
在汽车工程领域，流体流动模拟可以用于优化汽车外形设计和降低风阻。
通过模拟流经车身的空气流动，我们可以评估不同设计方案的风阻系数，并提出改进方案。
流场可视化技术可以为工程师展示汽车周围的流场分布和气流行为，帮助他们确定潜在的问题，并进行优化。
在能源领域，流体流动模拟可以用于研究风力发电机和涡轮机等能量转换设备的性能。
《2024年基于流场可视化的运动目标检测技术研究》范文
《基于流场可视化的运动目标检测技术研究》篇一一、引言随着计算机视觉技术的不断发展，运动目标检测技术在多个领域中扮演着越来越重要的角色。
然而，传统的运动目标检测方法在面对复杂背景和动态环境时往往面临诸多挑战。
因此，本研究基于流场可视化技术，提出一种新型的运动目标检测方法，以提高检测精度和鲁棒性。
二、流场可视化技术概述流场可视化技术是一种用于分析和研究流体运动的技术。
它通过对流体运动的数值模拟结果进行可视化处理，使得流体运动的规律和特征能够以直观的图像形式呈现出来。
在运动目标检测领域，流场可视化技术可以帮助我们更好地理解和分析运动目标的轨迹和运动规律。
三、基于流场可视化的运动目标检测技术1. 算法原理本研究所提出的基于流场可视化的运动目标检测技术，主要通过捕捉和跟踪流场中的运动信息，实现对运动目标的检测。
具体而言，我们首先通过图像处理技术提取出流场信息，然后利用流场可视化技术对流场进行可视化处理，最后通过分析处理后的流场图像，实现对运动目标的检测和跟踪。
2. 技术实现在技术实现方面，我们采用了基于光流法的流场提取技术。
光流法是一种通过分析图像序列中像素的运动信息来提取流场的方法。
我们首先对连续的图像帧进行光流估计，得到每个像素点的运动矢量，然后通过将这些运动矢量进行空间聚合，得到整个流场的分布情况。
接下来，我们利用流场可视化技术将流场信息进行可视化处理，使得我们可以直观地观察到流场的分布和变化情况。
最后，我们通过分析处理后的流场图像，实现对运动目标的检测和跟踪。
四、实验结果与分析为了验证本研究所提出的方法的有效性，我们进行了多组实验。
实验结果表明，基于流场可视化的运动目标检测方法在面对复杂背景和动态环境时，具有较高的检测精度和鲁棒性。
与传统的运动目标检测方法相比，我们的方法在检测速度和准确性方面均有显著提高。
此外，我们还对不同场景下的实验结果进行了分析，发现我们的方法在不同场景下均能取得较好的检测效果。
《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》
《液压滑阀内部流场可视化仿真研究及试验测试》篇一一、引言随着现代工业技术的快速发展，液压滑阀作为液压传动系统中的核心元件，其性能的优劣直接影响到整个系统的运行效率和稳定性。
因此，对液压滑阀内部流场的研究显得尤为重要。
本文旨在通过可视化仿真研究和试验测试，深入探讨液压滑阀内部流场的特性及其影响因素，为优化滑阀设计和提高其性能提供理论依据。
二、液压滑阀基本原理及结构特点液压滑阀是一种通过改变流体通道的截面积来控制流量的液压元件。
其基本原理是利用滑阀在阀体内部的移动，改变油液的流通路径和流量，从而实现液压系统的控制和调节。
液压滑阀具有结构简单、响应迅速、控制精度高等优点，在工程机械、航空航天、船舶制造等领域得到广泛应用。
三、可视化仿真研究为了更好地了解液压滑阀内部流场的特性，本文采用可视化仿真技术进行研究。
通过建立三维流体仿真模型，模拟滑阀在不同工况下的流场分布、压力变化及流动状态。
仿真过程中，重点考虑了滑阀的结构参数、流体性质、工作压力等因素对流场的影响。
通过仿真结果，可以直观地观察到流场的分布情况，分析流体的流动规律和压力变化趋势。
四、试验测试及结果分析为了验证仿真结果的准确性，本文进行了试验测试。
通过搭建液压滑阀测试平台，对不同结构参数的滑阀进行性能测试。
测试过程中，记录了流体的流量、压力等数据，并与仿真结果进行对比分析。
结果表明，仿真结果与实际测试数据基本一致，验证了可视化仿真技术的有效性。
通过对试验数据的分析，发现滑阀的结构参数对内部流场具有显著影响。
优化滑阀的结构设计，如合理设置阀芯和阀体的配合间隙、改善流道的设计等，可以有效改善流场的分布，降低流体在流道内的阻力损失，提高滑阀的流量控制性能。
此外，工作压力对流场的影响也不可忽视，合理设置工作压力，可以保证流场的稳定性和可靠性。
五、结论与展望通过对液压滑阀内部流场进行可视化仿真研究和试验测试，本文深入探讨了流场的特性和影响因素。
结果表明，滑阀的结构参数和工作压力对内部流场具有显著影响。
基于虚拟地球的流场三维动态可视化方法
基于虚拟地球的流场三维动态可视化方法吴红燕; 张学全【期刊名称】《《气象科技》》【年(卷),期】2019(047)006【总页数】7页(P893-899)【关键词】虚拟地球; 流场; 数据组织; 数据插值; 动态可视化【作者】吴红燕; 张学全【作者单位】武昌理工学院人工智能学院武汉430223; 武汉大学资源与环境科学学院武汉430079【正文语种】中文【中图分类】P409引言近年来，全球极端气候事件导致重特大水文气象灾害频繁发生，严重威胁人民生命财产安全。
水文气象网格数据构成一个动态变化的三维流场，具有覆盖范围广泛、数据量庞大、结构复杂和动态变化等特点。
流场数据通常是TB级的“空间维+时间维+要素维”的多维数据，时空上存在从全局到局部及不同时间跨度的多尺度特征[1]。
虚拟地球是海量三维数据的重要可视化平台，基于虚拟地球研究流场三维动态可视化可以为灾害预报和分析提供支持，对于灾害应急辅助决策具有重要意义[2-3]。
针对流场三维可视化，国外研究较早，已有一些成熟的软件，包括Visualization and Analysis Platform for Ocean,Atmosphere,and Solar Researchers (VAPOR)、Advanced Visual System (AVS/Express)和Surface-water Modeling System (SMS)等[4-6]。
但是这些软件具有以下缺点：①局部三维场景。
②动态展示没有数据插值，动态效果不连续。
③限于流场数据组织，数据量有一定限制。
在国内相关研究中，秦绪佳等人基于光线投影算法实现了台风体绘制[7]，但没有考虑大规模动态数据。
谭德宝等人基于Vega Prime平台利用粒子运动迭代快速算法模拟了水流流场的分布特征[8]，但其可视化方式单一，无法表现流场内部结构。
胡自和等人研究了台风动态可视化[9]，效果较好，但其没有考虑数据插值，且仅适用于风场可视化。
《2024年基于流场可视化的运动目标检测技术研究》范文
《基于流场可视化的运动目标检测技术研究》篇一一、引言在当今的计算机视觉领域，运动目标检测技术因其重要的应用价值而备受关注。
运动目标检测主要关注于从视频流中提取出运动物体的信息，以实现各种复杂场景下的目标跟踪、行为分析等任务。
随着流场可视化技术的发展，其与运动目标检测技术的结合为该领域带来了新的研究思路和方法。
本文将探讨基于流场可视化的运动目标检测技术的研究，分析其原理、方法及实际应用。
二、流场可视化技术概述流场可视化技术是一种通过计算机视觉和图像处理技术，将流体运动的动态过程进行可视化展示的技术。
该技术可以有效地将复杂的流体运动过程以直观、清晰的方式呈现出来，为研究者提供更为丰富的信息。
在运动目标检测中，流场可视化技术可以帮助我们更好地理解运动目标的轨迹、速度等信息，从而提高检测的准确性和效率。
三、基于流场可视化的运动目标检测技术原理基于流场可视化的运动目标检测技术主要利用流场分析的方法，对视频流中的像素点进行动态分析，从而提取出运动目标的轨迹和速度等信息。
具体而言，该技术首先通过图像处理技术对视频流进行预处理，提取出流动区域的特征信息。
然后，利用流场分析算法对预处理后的图像进行流场分析，得到各个像素点的速度向量场。
最后，通过设定阈值等方法，从速度向量场中提取出运动目标的轨迹和形状等信息。
四、方法与技术实现在具体实现上，基于流场可视化的运动目标检测技术可以采用多种方法。
例如，可以利用光流法、特征点匹配法等方法进行图像预处理和特征提取。
在流场分析方面，可以采用基于梯度的方法、基于张量的方法等对速度向量场进行计算和分析。
此外，还可以结合深度学习等技术，进一步提高运动目标检测的准确性和鲁棒性。
五、应用与展望基于流场可视化的运动目标检测技术在多个领域具有广泛的应用价值。
例如，在交通监控中，该技术可以用于车辆轨迹分析、交通流量统计等任务；在安防领域，该技术可以用于监控异常行为、识别可疑目标等任务；在体育训练中，该技术可以用于运动员动作分析、技能评估等任务。
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。
《2024年基于流场可视化的运动目标检测技术研究》范文
《基于流场可视化的运动目标检测技术研究》篇一一、引言随着计算机视觉技术的不断发展，运动目标检测技术在众多领域中得到了广泛应用，如智能监控、交通流分析、医学影像处理等。
其中，基于流场可视化的运动目标检测技术以其直观、高效的特性受到了广泛关注。
本文旨在探讨基于流场可视化的运动目标检测技术的相关研究，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、流场可视化技术概述流场可视化技术是一种将流体的运动状态以图像形式呈现的技术。
在运动目标检测中，流场可视化技术能够有效地捕捉和描述运动目标的轨迹和速度等信息，从而为后续的目标检测和识别提供有力的支持。
三、基于流场可视化的运动目标检测技术基于流场可视化的运动目标检测技术主要通过以下步骤实现：1. 数据采集与预处理：利用摄像头等设备采集视频数据，通过图像处理技术对数据进行预处理，如去噪、增强等，以提高后续处理的准确性。
2. 流场计算：根据预处理后的图像数据，采用合适的方法计算流场信息，如光流法、梯度法等。
3. 流场可视化：将计算得到的流场信息以图像或动画的形式进行可视化，以便于观察和分析运动目标的轨迹、速度等信息。
4. 运动目标检测：根据可视化的流场信息，结合相关算法和模型，检测出运动目标的位置、速度等信息。
四、相关技术研究在基于流场可视化的运动目标检测技术中，以下技术的研究具有重要意义：1. 流场计算方法：流场计算是流场可视化的关键步骤，目前常用的方法包括光流法、梯度法等。
针对不同场景和需求，需要选择合适的流场计算方法。
2. 特征提取与匹配：在运动目标检测中，特征提取与匹配是关键技术之一。
通过提取运动目标的特征信息，并与其他信息进行匹配和比对，从而提高目标检测的准确性和可靠性。
3. 机器学习与深度学习：随着机器学习和深度学习技术的发展，越来越多的研究者将其应用于运动目标检测中。
通过训练大量的数据和模型，提高算法的准确性和鲁棒性。
五、应用领域与发展前景基于流场可视化的运动目标检测技术在众多领域中得到了广泛应用，如智能监控、交通流分析、医学影像处理等。
基于特征分布的三维流场可视化
１流线 的特征描述子及其二维直 方图 １．１流 线 的特 征 描 述 子
也 能 得 到 较 好 的 种 子 点选 取 结 果 。Ｊｏｂａｒｄ和 ＩＪｅｆｅ 提 出 来 了 均
为了把形状类似 的流 线聚 为一类，本文选 取了 四个与流 线
匀分布算 法 ，该方 法虽然很好 地平衡 了播 种效率和 可视化 质 形 状相关的特征 描述子 ，分别是 ：曲率 、挠率 、曲折度 和速度 方
差异 。Ｙｅ等 将这种想法拓展 到的三维流场 ，并类似地提 出了 根据 ＥＭＤ距 离的大小用 ｋ－ｍｅａｎｓ算法进行聚类 ，最后根据 指
临界点和播种模板之 间连续 的映射 。虽然基于特征的可视化方 定的相似度 阈值约减多余的流线并显示出来 。
法 能够减少流线杂 乱的现象 ，但是识别 出临界 点并不是很 容 易 。直接绘制方法启发式地放置流线 ，不用计算全局 能量 函数
方法主要关注与向量场本身相关的重要特性 ，该特 性是根据相 示 曲线的弯 曲程度越大 。曲率 的计算公式为 ：
度也达到 了指数级 。Ｍａｏ等［２１将 该算 法推广到 了三 维空间的参 价偏大 ，而且 使用 ＩＣＰ的一个基本假 设是欧式距离最近 点就是
数化 曲面上 。基 于特征 的可视化方法主 要关注感兴趣 的特征的 提取 ，例如漩 涡、冲击波 、分界 线等特征具有 特定 的物 理属性 。 Ｖｅｒｍａ等【 １首先提 出特 征引导 的流线 播种策略 。虽然 该算法能 够提 高拓 扑结构的效果 ，但是在临界 点的流线密度 比其 它区域
量，但是流场 中仍然存在空 白区域 。Ｍｅｒｂａｒｋｉ等［６１提出了最远点 向熵 。 曲率和挠 率属于流线的局部几何属性 ，分别表示 曲线 的
放置种子方法 ，采用贪婪策 略选 择空 白区域中的最大区域 中心 弯 曲程度和脱离切平面的变化程度 。曲折度和 速度 方向熵 则为
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
基于MATLAB和CFD数据库的流场可视化的实现
基于MATLAB和CFD数据库的流场可视化的实现作者：晏畅来源：《河南科技》2019年第02期摘要：CFD（计算流体动力学）中的数值运算结果可视化后处理是数值模拟的重要组成之一。
MATLAB是一种用途较为广泛的开发工具，其图形功能十分强大，做到运算结果可视化十分方便。
本文阐述了用MATLAB访问数据库的方式及流场绘制方式，利用MATLAB开发出了基于CFD数据库的流场可视化程序，并且使用开发的流场可视化程序依据后台阶流动的数值运算结果绘制了后台阶流动的流场，绘图实例能较为准确地反映流场局部的细节。
关键词：数据库;流场;可视化;计算流体力学;MATLAB中图分类号：TP391;TK32 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0017-03Realization of Flow Visualization Based on MATLAB and CFD DatabaseAbstract： Visualization post-processing of numerical operation results in CFD （Computational Fluid Dynamics） is one of the important components of numerical simulation. MATLAB is a widely used development tool. Its graphics function is very powerful and visualization of operation results is very convenient. In this paper， the way of accessing database by MATLAB and drawing flow field were described. A flow visualization program based on CFD database was developed by using MATLAB. The flow field of back-step flow was plotted by using the developed flow visualization program according to the numerical calculation results of back-step flow. The drawing example can reflect the local details of the flow field more accurately.Keywords： database;flow field;visualization;computational fluid dynamics;MATLAB 随着计算流体力学的高速发展，现在已可以使用高档微机来对大型动力设备采取数值运算。
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。
《基于流场可视化的运动目标检测技术研究》范文
《基于流场可视化的运动目标检测技术研究》篇一一、引言随着计算机视觉技术的不断发展，运动目标检测技术在众多领域中得到了广泛应用，如智能监控、智能交通、航空航天等。
流场可视化作为一种重要的图像处理技术，可以有效地帮助研究人员理解运动目标的运动状态和动态变化。
本文旨在探讨基于流场可视化的运动目标检测技术的研究，以提高运动目标检测的准确性和效率。
二、流场可视化技术概述流场可视化是一种通过计算机图像处理技术，将流体运动的时空变化以图像形式呈现出来的技术。
在运动目标检测中，流场可视化可以帮助研究人员观察运动目标的运动轨迹、速度、方向等动态信息，为后续的目标检测和识别提供有力的支持。
三、基于流场可视化的运动目标检测技术1. 算法原理基于流场可视化的运动目标检测技术主要通过计算图像中像素点的运动矢量，构建出流场图像。
其中，运动矢量是指图像中某一点在相邻帧之间的位移，反映了该点的运动状态。
通过计算每个像素点的运动矢量，可以构建出整个图像的流场，从而实现对运动目标的检测和识别。
2. 技术实现（1）预处理：对原始图像进行去噪、增强等预处理操作，以提高流场计算的准确性。
（2）计算流场：利用光流法、块匹配法等算法计算图像中每个像素点的运动矢量，构建出流场图像。
（3）流场可视化：将计算得到的流场图像进行可视化处理，如使用箭头、颜色等方式表示像素点的运动方向和速度。
（4）目标检测与识别：根据可视化的流场图像，分析运动目标的轨迹、速度、方向等特征，实现对运动目标的检测与识别。
四、技术应用及优势基于流场可视化的运动目标检测技术具有以下优势：1. 准确性高：通过计算每个像素点的运动矢量，可以准确地反映运动目标的动态变化。
2. 实时性强：流场可视化技术可以实时地呈现运动目标的运动状态，为实时监控和预警提供了有力支持。
3. 适用范围广：流场可视化技术可以应用于各种复杂场景下的运动目标检测，如智能监控、智能交通、航空航天等。
五、实验与分析为了验证基于流场可视化的运动目标检测技术的有效性，我们进行了相关实验。
基于OpenGL的CFD设计平台中的流场可视化技术及其实现
为飞行器的外形数据以及流场的外场数据。 （3） 调用 L 库实现关于三维实体几
何变换、投影变换、裁剪、视区变换等操作，并 且 OpenGL 采用深度缓存(Z-buffer)来实现消隐； 并且为了场景的真实性，需要建立光照模型，
表示平面或曲面上的矢量分布，同时显示结构温度场，并提供场景的交互式操作，为飞行器
预设计提供必要的依据并为飞行器设计者提供一个直观方便的设计平台。笔者主要讨论平台
中基于 OpenGL 的流场可视化技术及其实现。
关 键 词：计算机应用；可视化；CFD 设计平台；标量场；矢量场；云图；等值线；
流线
中图分类号：TP 391
程序可以处理的网格有结构网格、非结构网 络、多块网格，其中多块网格(Multi-Block)根据 有无共同交界面分为搭接网格(Patch)与嵌套网 格(Chimera) [3]。结构网格即为由 I，J，K 分别定 义的 N 层 J 行 K 列的网格，对于某一个平面或者 曲面，可以由 I 行 J 列来定义。非结构网格，除 了本身可以按自身的结构实现了网格显示外，对 于每个剖面与切面的流场情况，提出了非结构网 格的标准结构化方法，通过插值与重组转化成结 构化网格。
吴 杰， 黄春生， 范绪箕
（上海交通大学1011研究室，上海 200030）
摘
要：计算流体动力学(CFD)是可视化的重要应用领域，在本研究室自主研发的
复杂外形飞行器气动加热数值模拟设计平台(CFD 设计平台)上，针对结构性网格和非结构网
格分别实现了三维数据场的可视化，用云图和等值线表示平面与曲面上的标量分布，用流线
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。
航空发动机试验中的流场可视化技术
航空发动机试验中的流场可视化技术第一章引言航空发动机是现代航空技术的核心部件，其性能和可靠性直接影响着航空器的性能和安全。
为了确保发动机的稳定性和可靠性，需要对其进行各种试验。
而流场可视化技术作为一种直观的试验手段，在航空发动机试验中发挥着重要作用。
本文将从流场可视化技术和航空发动机试验两个方面，深入探讨流场可视化技术在航空发动机试验中的应用。
第二章流场可视化技术2.1 流场可视化技术的概念流场可视化技术是指通过使用各种物理表征手段和图形化工具，将复杂流动场进行表达和显示的技术。
2.2 流场可视化技术的分类流场可视化技术按其所涉及的物理量可分为：（1）密度可视化技术：用于显示流场中的密度分布。
（2）压力可视化技术：用于显示流场中的压力分布。
（3）速度可视化技术：用于显示流场中的速度分布。
根据数据获取方式，可将流场可视化技术分为：（1）实验可视化技术：通过实验手段获取实验数据，再通过可视化技术加工表达。
（2）计算可视化技术：通过数值方法计算出流场数据，再通过可视化技术进行表达。
2.3 流场可视化技术的应用领域流场可视化技术在航空、汽车、船舶、环境等领域中广泛应用。
在航空领域中，流场可视化技术可用于飞行器设计、航空发动机试验、飞行器控制等方面。
第三章航空发动机试验中的流场可视化技术3.1 航空发动机试验的类型航空发动机试验主要包括：（1）静态试验：通过静态试验可以测试发动机在不同工况下的性能，包括燃烧室温度、压力比、燃油消耗等。
（2）动态试验：通过动态试验可以模拟发动机在不同飞行状态下的工作情况。
3.2 航空发动机试验中流场可视化技术的应用在航空发动机试验中，流场可视化技术可用于以下方面：（1）发动机内部流场的显示：通过使用密度可视化技术或颜色油滴可视化技术，可以直观地显示发动机内部的流场状况，验证喷油器、喷嘴等设计的正确性。
（2）发动机外部流场的显示：通过使用激光多普勒测风仪和纤维激光雷达及其它传感器，可以显示发动机周围的空气流动情况，评估发动机外型和气动样板的设计优化效果。
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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。
(a)子午面(b)模型显示(c)导叶安放角及包角分布(d)导叶厚度分布图2：导叶模型生成压水室的数据导入ANSYS-Geometry之后，如图3所示:a图为流体域部分的平面基本尺寸，坐标点可以设置为固定或者自由，固定坐标用于确定的坐标点或者定位坐标点，自由坐标用于控制压水室变动参数，以利于压水室参数的优化；b图为a生成流体域部分的三维图；C图为压水室设计参数的定义设置图，即对a中的自由参数的定义，压水室设计参数主要有压水室半径、出口管半径、导叶出口中心与压水室出口中心的相对位置等。
(a)基本尺寸(b)模型显示(c)参数设置图3：压水室模型生成入口管的数据导入ANSYS-Gcometry之后，与压水室类似，如图4所示:a图为流体域部分的平面图；b图为由a生成的流体域部分的三维图；C图为入口管设计参数定义设置图，由于入口管结构简单，可控参数只有入口管直径。
(a)基本尺寸(b)模型显示(c)参数设置图4：入口管模型生成3.网格划分模型建立好之后采用ANSYS-TurboGrid 和ANSYS-Mesh对模型进行网格划分。
使用ANSYS-Turbogrid对叶轮和导叶进行网格划分，生成拓扑结构时可以选择ATM优化或者H/J/C/L网格传统控制点法。
选择ATM优化，网格大小控制有目标流道网格尺寸和全局尺寸因子两种方法，采用后者，设置全局尺寸因子为1.3，近壁面尺寸规格选择y+，雷诺数选择1e08。
其他选择默认选项，完成叶轮及导叶网格划分。
先对单个流道进行网格划分，之后对流道进行阵列得到全流道的网格划分。
划分的网格类型都是结构化六面体网格。
单个叶轮的网格数为24万，单个导叶的网格数为28.5万，网格划分好之后可以查看网格质量。
如图5(c)。
用ANSYS-Mesh对压水室和进水管进行网格划分。
为保证压水室及入口管处与叶轮导叶交界处的数据能顺利准确的传递，采用非结构化四面体网格，并采用局部网格加密技术。
在入口管与叶轮交界面、压水室与导叶交界面采用局部网格加密技术，设置加密网格尺寸为1 ×10^-2 m，得到压水室网格为142万，入口管网格6万。
(a)叶轮网格(b)导叶网格(c)网格质量图5：叶轮及导叶单个流道网格划分(a)压水室网格(b)进口管网格图6：压水室及入口管网格4.计算设置核主泵主要技术参数如表3所示，依据表中数据展开如下设置。
表3 核主泵主要技术参数设计压力设计温度设计流量扬程转速○1基本设置。
定义计算类型为定常计算，外部耦合计算器选项为无，建立符合核主泵设计工况条件下的冷却剂材料(温度350°C，压力17.3Mpa，未饱和水)，其密度为610kg/m^3。
○2表达式(Expression)的定义。
先定义需要在设置中使用的表达式，定义叶轮转速表达式为“N=-1500[rev/min]”；定义扬程表式为“HEAD=(massFlowAve(Total Pressure in Stn Frame )@outlet-massFlowAve(Tolal Pressure in Stn Frame )@inlet)/9800[kg m^-2 s^-2]”；定义水力效率表达式为“eff=100*g*HEAD *massFlow()@REGION:Entirc INBlock INFLOW / (torque_z()@R1 Blade * abs(N) )* 1[rad]”。
○3域(Domain)的设置。
在计算过程中需要定义四个域，分别为进口管，叶轮，导叶和压水室的流体域。
叶轮是旋转部件，其运动类型定义为旋转(Rotating)，定常计算时转速为设计转速1500rev/min，逆时针方向。
其他水力部件是静止部件，运动类型定义为静止(Stationary)。
四个部件的湍流模型均设为K-Epsilon模型。
○4边界(Interface)条件设置。
边界条件包括进口边界，交界面边界和出口边界。
选择进水管端面作为入口，其类型设置为进口(inlet)。
选择压水室出口管端面作为出口，由于压水室出口可能存在回流，其类型设置为开口(Opening)。
进口边界选用质量流量(Mass Flow Rate )入口条件，其值设为385kg/s。
出口选择平均静压(Average Static Pressure)出口条件，其值设为0 Pa。
交界面一共有三处，分别是入口管与叶轮的交界面，叶轮与导叶的交界面，导叶与压水室的交界面。
交界面的模式设置为一般连接(General Connection)。
前两个交界面是旋转部件与静止部件的交界面，在稳态时交界面类型(Frame Change/Mixing Model)设置为冻结转子模型(Frozen Rotor)，在瞬态仿真时交界面类型(Frame Change/Mixing Model)设置为瞬态转子定子模型(Transient Rotor Stator)。
导叶与压水室的交界面为两静止部件的连接，坐标和斜度均不发生变化，交界面的类型(Frame Change/Mixing Model)设置为无交界面(None)。
○5求解(Solver Control)设置。
求解格式设定为高精度求解(High Reslution)模式，湍流数值运算(Turbulence Numerics)设置为高精度(High Reslution)模式。
收敛控制设定为自动时间(Auto Timescale )尺度，收敛残差设定为1e-4。
时间因子设定为1，迭代步数最大设置为1000步，其余采用默认设置。
○6输出(Output Control)设置。
在监控(Monitor)选项中添加扬程和水力效率表达式，即可在模拟中实时监控两者的值是否趋于稳定。
同时也可在监控(Monitor)选项中添加监测点(Monitor Points)，监测某一点的物理量。
在输出变量表(Output Variables list)里选择要监控的变量。
可选择压力(Pressure)，绝对压力(Absolute Pressrue)，速度(Velocity)，湍动能(TurbulenceKinetic Energy)等。
图7：数值模拟计算设置5.计算结果流线图从流线图中可以看出，在压水室靠近出口的一侧存在非常严重的回流，这个区域的流动非常不规律，流动比较混乱，主要原因是部分流体经过导叶的调节后出流方向与压水室出口方向不一致，与壁面发生碰撞回流到导叶出口，再绕着导叶一周才得以从压水室出口流出，有些流体质点甚至第二次也发生碰撞仍不得流出压水室，导流流动损失较大。
后期可考虑改善导叶结构形式以改善导叶出流。
图8：核主泵流线图图9：叶轮导叶局部流线图速度云图从速度云图中可以看出，在压水室的回流区存在一个低速区，此低速区大约呈一个C 形。
在压水室出口管的地方存在一个局部低速区，这是由于导叶出流与出口管壁面碰撞所致，同时在压水室出口管的另一侧也存在低速区，这是因为导叶出流角与出口管轴线夹角较大所致，导致流体流向出口管一侧，而另一侧流体流量较少，在流量较少的区域形成类似卡门涡街结构形式的流场。
从叶轮速度云图中可以看出，眼轮毂到轮缘，由于叶轮的旋转做功，沿半径方向速度逐渐增大。
图10：z正向速度云图图11：z负向速度云图图12：z=0.16m处切片速度云图图13：叶轮导速度矢量图由于流体进入叶轮进口与叶片进口安放角不一致，流体将冲击叶片的工作面，在叶片的凹面形成漩涡，由旋涡组成的流体堵塞团（称为失速团或失速区）将沿着叶轮旋转的相反方向轮流在各个流道内出现，失速团首先出现在叶轮的凹面，向叶轮的凸面转移扩散。
处在旋转失速区，冲击作用强，湍动剧烈，压力脉动幅值最大，沿着圆周方向传播时，由于湍动耗散，压力脉动幅值下降。
压力云图从压力云图中可以看出，在压水室回流区的低速区是一个局部低压区，因为此区域湍动剧烈，能量耗散比其他区域大，根据能量守恒可知，此处由压力表征的能量比其他区域要低。
从叶轮进口到出口可以看出，压力是逐渐上升的。
压水室沿着半径方向其压力也在上升。
在出口管处靠近回流一侧，压力较高，非回流一侧压力相对较低。
图14：z正向压力云图图15：z=0.16m切片压力云图图16：叶轮导叶压力云图。