《大規模爆炸場數值模擬實時互動可視化軟體》是依託北京理工大學，由張文耀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：大規模爆炸場數值模擬實時互動可視化軟體
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：張文耀
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高精度大規模爆炸場數值模擬，使爆炸場可視化面臨一系列新的挑戰。本項目從實際套用需求出發，將可視化處理與數值模擬結合起來，開展如下研究工作：（1）大規模爆炸場數值模擬結果的實時可視化；在數值模擬的過程中直接對計算結果進行可視化處理。（2）三維爆炸場的高清可視化；通過高清體繪製、高質量流線放置與紋理合成等手段，建立高清爆炸場圖像，以發揮高精度數值模擬的優勢。（3）面向大規模爆炸場的互動可視分析技術，包括Focus+Context分析、多解析度分析、關聯分析、多視圖分析等；以此處理大規模數據的分析難題。（4）面向大規模數據場的並行可視化理論和方法；通過並行處理挖掘計算潛力，提高可視化效率和互動操作的回響時間。在上述研究工作的基礎上，構建基於集群和GPU的並行可視化平台，研發並行可視化軟體和互動可視分析工具，滿足高精度大規模爆炸場數值模擬研究工作的數據分析需求。
結題摘要
數值模擬是研究爆炸與衝擊問題的重要手段。高精度大規模爆炸場的數值模擬使科研人員面臨如何高效分析海量數據的挑戰。在此背景下，本項目圍繞爆炸與衝擊問題的數值模擬、可視化分析以及驗證實驗開展了相關研究；並為高效分析爆炸場數據，設計開發了多個擁有自主智慧財產權的可視化軟體和系統。目前，本項目所完成的研究工作和相關成果如下： （1）研究了三維高速衝擊問題的可視化方法，以傳統光線投射體繪製算法為基礎，利用不同的光照模型實現了多介質多屬性爆炸場數據的同時可視化。 （2）開展了三維爆炸場高清可視化算法研究，提出了一種可以解決物質界面顏色混淆並提高微結構清晰度的體繪製算法。 （3）針對爆炸與衝擊問題的數值模擬，提出了一種新的三維Euler質點格線耦合算法，並將該算法並行化之後嵌入到了原有數值模擬程式中，較好地處理了鋼筋混凝土的鋼筋變形問題。 （4）開展了彈體高速侵徹鋼筋混凝土靶板的實驗研究，驗證了數值模擬結果和方法的有效性。 （5）針對爆炸場多屬性變數的特點，開展了多變數數據場互動可視分析方法研究，提出了一種基於新型圖示的多變數數據場可視化方法，實現了多變數關聯分析、焦點與上下文結合的分析。 （6）研究了基於模板的流場特徵檢測理論，提出了基於Clifford代數的流場特徵檢測方法、結合Clifford代數和信息熵的流場特徵檢測方法，以及基於自定義模板的流場特徵檢測方法。 （7）研究了三維流場的並行可視化問題，提出了一種適用於三維流場的並行流線放置方法，在保證流線分布基本均勻且無偽邊界的情況下，通過並行處理提高了三維流場的可視化效率。 （8）設計開發了五項可視化軟體和系統，分別是：互動式二維流場特徵檢測軟體、互動式三維流場特徵檢測軟體、基於紋理的三維流場可視化系統、多變數矢量場互動分析軟體、三維多介質爆炸場可視化軟體。 基於以上研究工作，申請國家發明專利6項；申報並獲得計算機軟體著作權5項；發表相關學術論文6篇；培養博士生2名，碩士生6名。
