第一讲 科学计算结果的可视化-Tecplot

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第一讲 科学计算结果的可视化 Tecplot

天津大学机械工程学院

科学计算工具软件

天津大学机械工程学院力学系

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科学计算的三个步骤合理的控制方程和边界条件 合理的数值解法 计算结果的可视化

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科学计算可视化概念1987年2月美国NSF “科学计算可视化“会议 ViSC—Visualization in Scientific

Computations,是指运用计算机图形学和图 ， 象处理技术， 象处理技术，将科学计算过程中产生的数据及 计算结果转换为图形或图象在屏幕上显示出来 并进行交互处理的理论、方法和技术。 ,并进行交互处理的理论、方法和技术。 可视化是一种计算方法。 可视化是一种计算方法。它将符号变为几何形 体，使研究者可以观察他们的仿真或计算结果 可视化提供了一种观察不可见事物的方法。 。可视化提供了一种观察不可见事物的方法。

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可视化技术分类科学计算可视化--空间数据场的可视化 科学计算可视化--空间数据场的可视化 --空间数据场 它显示的对象涉及标量 矢量及张量等不同 标量、 它显示的对象涉及标量、矢量及张量等不同 类别的空间数据 研究的重点放在如何真实、 空间数据， 类别的空间数据，研究的重点放在如何真实、 快速地显示二维/三维数据场。 快速地显示二维/三维数据场。 信息可视化--非空间数据的可视化 信息可视化--非空间数据的可视化 --非空间数据 它显示的对象主要是多维的标量数据( 多维的标量数据 它显示的对象主要是多维的标量数据(经济 管理、Web数据),目前的研究重点在于 数据),目前的研究重点在于， 、管理、Web数据),目前的研究重点在于， 设计和选择什么样的显示方式才能便于用户了 解庞大的多维数据及它们相互之间的关系。 解庞大的多维数据及它们相互之间的关系。

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可视化流程预处理

映射

绘制

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数据数据源实验和观测风洞,场观测, 望远镜, 空间探测器，水质量

计算和仿真计算化学, 流体力学，有限元

数据库蛋白质数据库，基因组研究

数据类型标量温度, 压力, 速度大小

矢量磁场, 速度(方向)

张量应力，应变

多元变量天气特征, 影响水质量的因素

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标量场可视化一维标量场 构造插值函数F(x),根据F(x)生成采样点之间的线段。 常见的插值函数有线性插值、Hermite插值、三次及高 次样条插值。 然后采用如最小二乘法等进行逼近。 二维标量场 等值线绘制 颜色映射 三维标量场 构造等值面技术—Marching Cubes算法 直接体绘制—Ray traci

ng,Cell Project算法等

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矢量可视化问题“我们不能在二维屏幕上直接显示矢量数据，比如只 我们不能在二维屏幕上直接显示矢量数据， 能显示一组小箭头， 能显示一组小箭头，不能象标量图象那样很容易地解 释结果。 释结果。我们的视觉系统不适合于以此方式解释大批 量矢量，但我们有极好的能力可以理解和解释图象或 量矢量， 有深度提示的表面图形” 有深度提示的表面图形”——Helman J.

困难(1)大小和方向(2)需要更多的显 示空间

基本流程矢量数据的预处理 矢量数据的映射 矢量数据的绘制和显示天津大学机械工程学院力学系

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应用

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应用

流动的涡旋结构

高分子材料 的微观结构天津大学机械工程学院力学系

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应用

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科学计算可视化在力学中的应用

1、流体力学--方柱绕流

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2、固体力学--海洋平台的晃动

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1、海洋--潮流

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MESH AND CONTOUR PLOT网格图和等值线图

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XY-plot

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