侯晓丽

摘要：为了将抽象的三维时变流场的运动数据以直观的图形图像显示出来，采用三维线积分卷积（3D LIC）算法与直接体渲染（DVR）技术相结合的方法对流场数据进行可视化。沿着每一点的流线方向，从正、反两个方向对白噪声纹理进行卷积，然后使用直接体渲染技术对卷积结果进行渲染输出。为提高计算效率，算法引入了并行处理机制，使用GPU对大规模计算进行加速。实验结果表明，该方法能够得到包含丰富信息的三维图像，从而展现出由流场运动引起的长期行为。

关键词：流场;可视化;3D LIC;直接体渲染;GPU;并行计算

中图分类号：TP391.4 文献标识码：B 文章编号：1006-8228（2020）07-86-04

0引言

流场可视化是科学计算可视化中最具有挑战性的研究课题之一。它用直观的图形图像来显示流场的运动，透过抽象的数据有效观察其内涵本质和变化规律，已经被广泛应用于计算流体力学，航空动力学，大气物理和气象分析等领域。三维流场中的矢量不仅有大小，而且有方向，如何在二维屏幕上表示出三维方向的信息，一直是困扰人们的一个难题。对流场进行可视化时，可见性通常需要为完整性让步，如何恰当的渲染成为一个重要的课题。而且，在三维时变流场中，与流动有关的物理量（如流速，压力，密度等）随时间而改变，时变场中发生的现象在大多数情况下难以用解析形式进行描述和分析。因此，用可视化的手段观察和研究这类复杂的流场中的不稳定结构就具有重要和现实的意义。……