流場實景可視化在水運工程中的應用研究

康子非，蔣學煉，邢 巖

(1.天津城建大學 土木工程學院，天津 300384；2.交通運輸部天津水運工程科學研究所 工程泥沙交通行業重點實驗室，天津 300456)

可視化技術通過對儀器測量或數值模擬得到的數據進行篩選、插值、變換等處理，將大量枯燥的數字信息以直觀、生動的圖形或動畫方式展示，極大地方便了人們對關注對象運動規律的把握。流場可視化是觀察流速分布、揭示流體運動特性及發現流體運動規律的有效手段。自20世紀90年代起國內外就開始對流體矢量及標量場的可視化進行研究，由于其技術直觀性，目前已成為計算流體領域的一個重要技術手段并在水運工程研究領域得到普遍應用。

流場可視化可分為直接可視化、幾何可視化、基于紋理的可視化和特征可視化。直接可視化是指用圖標、符號或顏色編碼的方式繪制流場圖的技術，其中應用最多的當屬箭頭表示法，它是最簡單有效的顯示矢量場數據的方法；幾何可視化是指從流場數據中計算諸如流線、跡線等幾何體并用于顯示的方式，它可有效地表現矢量場的連續性；基于紋理的可視化主要應用紋理來顯示流場的方向信息，以一定的幾何形狀通過顏色的有序排列組成圖案而實現，紋理空間在圖像空間進行，具有圖像空間的連續性；特征可視化通過發現和抽取矢量場中有特殊意義的結構或用戶感興趣的區域，達到對場中有意義的部分即“特征”進行重點可視化的目的[1-5]。……