[发明专利]一种基于随机粒子的涡旋流场动态可视化方法

摘要

本发明公开了一种基于随机粒子的涡旋流场动态可视化方法，通过在流场随机生成粒子，并赋予粒子生命长度，让粒子随着流场速度矢量的变化而不断运动形成移动轨迹，表现涡旋闭合流场的流线特征。本发明算法简单、计算速度快，视觉效果生动，适用于涡旋等其他流场现象的动态可视化。

主权项

1.一种基于随机粒子的涡旋流场动态可视化方法，其特征在于步骤如下：步骤1、根据实际用户需求，在空间上生成N*N的规则格网，遍历每个格网；步骤2、在格网内随机生成一个粒子，并赋予粒子指定或随机的寿命值；步骤3、根据粒子所在的空间位置(x,y)，搜索流场矢量数据中最邻近的四个采样点，通过双线性插值内插出粒子的U、V速率值；步骤4、在定时执行函数中，设定帧率，并依序执行以下函数：●渐隐fadeout函数，对所绘制的粒子轨迹作微透明化处理；●演进evolve函数，若粒子已到自身的寿命长度，则重新在粒子生成的格网内随机产生一个新的粒子；否则，根据帧率、U、V计算粒子下一个时刻的空间位置，并根据新的空间位置更新粒子的U、V速度值，并且年龄值加一；●绘制draw函数，绘制从当前位置到下一时刻位置的直线，更新粒子的空间位置；所述步骤2中赋予粒子指定或随机的寿命值的计算如下，x＝x0+size*random()；y＝y0+size*random()；age＝max_age*random()；其中，(x,y)为粒子生成的随机位置，(x0,y0)为格网的起始点位置，size为格网的长度大小，age为粒子的随机寿命值，max_age为用户设定的粒子最大生命值，random()为产生[0,1]区间任意值的随机函数；所述步骤3中通过双线性插值内插出粒子的U、V速率值如下，dy＝P00.y‑P10.ydx＝P01.x‑P00.xv0＝P10.z*(P00.y‑y)/dy+P00.z*(y–P10.y)/dyv1＝P11.z*(P01.y‑y)/dy+P01.z*(y–P11.y)/dyv＝v0*(P01.x‑x)/dx+v1*(x–P00.x)/dx其中，P00,P10,P01,P11为最邻近的四个采样点，每个采样点均含有(x,y,z)三个属性值；P00.x,P00.y即采样点P00的x,y坐标值，P00.z即采样点P00的U或V速率值；插值点的坐标由x,y单独表示；dx,dy分别表示四个采样点在x,y方向上的间隔距离；v0表示P00和P10在y轴上的速率线性插值分量，v1表示P01和P11在y轴上的速率线性插值分量，v表示v0和v1在x轴上的速率线性插值。