Визуализация потока

Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют соответствующие встроенные цитаты . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, введя более точные цитаты. ( Апрель 2009 ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Визуализация потока или визуализация потока в гидродинамике используется для того, чтобы сделать видимыми закономерности течения с целью получения качественной или количественной информации о них.

Визуализация потока — это искусство делать видимыми картины потока. Большинство жидкостей (воздух, вода и т. д.) прозрачны , поэтому их картины потока не видны невооруженным глазом без методов, которые делают их такими видимыми.

Исторически такие методы включали экспериментальные методы. С развитием компьютерных моделей и CFD, имитирующих процессы потока (например, распределение кондиционированного воздуха в новом автомобиле), были разработаны чисто вычислительные методы.

В экспериментальной гидродинамике потоки визуализируются тремя способами:

• Визуализация поверхностного потока: Это показывает линии тока потока в пределе при приближении к твердой поверхности. Цветное масло, нанесенное на поверхность модели аэродинамической трубы, дает один пример (масло реагирует на поверхностное касательное напряжение и образует рисунок).
• Методы трассировки частиц: частицы, такие как дым или микросферы , могут быть добавлены в поток, чтобы отслеживать движение жидкости. Мы можем осветить частицы слоем лазерного света, чтобы визуализировать срез сложной картины потока жидкости. Предполагая, что частицы точно следуют линиям тока потока, мы можем не только визуализировать поток, но и измерить его скорость, используя методы измерения скорости изображения частиц или измерения скорости отслеживания частиц . Частицы с плотностью, которая соответствует плотности потока жидкости, будут демонстрировать наиболее точную визуализацию. ^[1]
• Оптические методы: Некоторые потоки выявляют свои закономерности посредством изменений в их оптическом показателе преломления . Они визуализируются оптическими методами, известными как теневая фотография , шлирен-фотография и интерферометрия . Более непосредственно, красители могут быть добавлены к (обычно жидким) потокам для измерения концентраций; обычно с использованием методов ослабления света или лазерно-индуцированной флуоресценции .

В научной визуализации потоки визуализируются двумя основными методами:

• Аналитические методы, которые анализируют заданный поток и показывают такие свойства, как линии тока, линии течения и траектории . Поток может быть задан либо в конечном представлении, либо как гладкая функция.
• Методы текстурной адвекции , которые "изгибают" текстуры (или изображения) в соответствии с потоком. Поскольку изображение всегда конечно (поток может быть задан как гладкая функция), эти методы визуализируют приближения реального потока.

В вычислительной гидродинамике численное решение основных уравнений может дать все свойства жидкости в пространстве и времени. Этот подавляющий объем информации должен быть отображен в осмысленной форме. Таким образом, визуализация потока одинаково важна как в вычислительной, так и в экспериментальной гидродинамике.

• Merzkirch, W. (1987). Визуализация потока . Нью-Йорк: Academic Press. ISBN 0-12-491351-2.
• Ван Дайк, М. (1982). Альбом текучего движения . Стэнфорд, Калифорния: Parabolic Press. ISBN 0-915760-03-7.
• Samimy, M.; Breuer, KS; Leal, LG; Steen, PH (2004). Галерея движения жидкости . Cambridge University Press. ISBN 0-521-82773-6.
• Сетлс, GS (2001). Методы шлирена и теневой фотографии: визуализация явлений в прозрачных средах . Берлин: Springer-Verlag. ISBN 3-540-66155-7.
• Смитс, А. Дж.; Лим, Т. Т. (2000). Визуализация потока: Методы и примеры . Imperial College Press. ISBN 1-86094-193-1.

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Визуализация потока» .

• Методы визуализации потока.
• Алгоритмы визуализации потока.
• Галерея примеров визуализации потоков.
• Образовательная система измерения скорости частиц (e-PIV) — ресурсы и демонстрации