Informace Fórum Stav sítě ČVUT IDS Hledání Přihlášení Mapa stránek

Vizualizační techniky v Ensight 8.2

V řadě aplikací je potřeba zpracovávat multi-dimenzionální data, kde každý vzorek je reprezentován hodnotami několika proměnných. Teplota, tlak, rosný bod aj. fyzikální veličiny jsou data získávaná při meteorologických měřeních. Hustota, energie a momentový vektor jsou příkladem dat získávaných při simulaci proudění tekutin. Tato kapitola popisuje různé možnosti vizualizace multi-dimenzionálních dat. Na demonstračním příkladu jsou ukázány nejběžněji používané techniky izočar, izoploch a definice proudnic a jejich animací.

Načtení dat

Vzorky, které reprezentují multi-dimenzionální data mohou být uspořádány ve strukturovaných nebo nestrukturovaných sítích. U strukturovaných sítí mají všechny vzorky shodnou topologii. U nestrukturovaných sítí je topologie vzorků různá. Ensight 8.2 podporuje zpracování obou typů sítí ve standardních formátech pro výpočetní analýzu (formáty case, PLOT3D, aj.). Vizualizační techniky budeme demonstrovat na jednoduchém příkladu s daty uloženými ve strukturované síti:

  1. Otevřete otevírací dialog pro načtení datového souboru File->Open,
  2. přejděte do adresáře $CEI_HOME/ensight82/data,
  3. zvolte soubor ami.case a potvrďte otevírací dialog.

Vstupní soubor se skládá ze dvou částí. První část popisuje model nadzvukového kluzáku (ami-x hypersonic body), druhá část je tvořena strukturovanou sítí vzorků, které reprezentují rychlost a tlak částic v okolí nadzvukového kluzáku (ami-x external body).

Vizualizace veličin na nosných částech

Postup vizualizace veličin na nosných částech se skládá ze dvou kroků. V prvním kroku je nejprve nutné vybrat nosnou část (případně vytvořit jinou) na které má být vizualizovaná veličina vynesena. V druhém kroku zvolíme vizualizovanou veličinu.

Vizualizace tlaku na povrchu modelu

  1. V seznamu hlavních částí "Main Part list" vybereme model nadzvukového kluzáku "ami-x external body",
  2. v nabídce v režimu PART klikneme na ikonu "Color/transparency" a otevřeme dialog "Part color, lighting & transparency" pro stínování vybraných částí,
  3. ze seznamu veličin vybereme proměnnou tlak a dialog uzavřeme. Úprava legendy bude popsána v další kapitole.

Vizualizace rychlosti na řezné rovině

Na rozdíl od předcházejícího příkladu je nutné nejprve vytvořit řeznou rovinu, na které bude požadovaná veličina vynesena. Řeznou rovinu vytvoříme pomocí ikony "Clip" následujícím postupem:

  1. Vybereme část, kterou požadovaný řez povedeme. V nabídce "Main Part list" vybereme část "ami-x hypersonic" a v nástrojové liště klikneme na ikonu "Clip",
  2. v okně interakce na následujícím obrázku specifikujeme parametry řezu:
    • "Mesh Slice" specifikuje souřadnicovou osu, ve které má být veden řez (u strukturovaných sítí je možné řeznou rovinu orientovat libovolně),
    • "Min, Max, Step" nastavují rozsah hodnot, ve kterém je možné řeznou rovinou ve zvoleném směru posouvat a tlačítko "Set to mid-range" umístí řeznou rovinu doprostřed rozsahu,

  3. kliknutím na tlačítko "Create" vytvoříme řez, který je přidán jako nová část v seznamu "Main Part". Závislosti řezu na výchozí části je indikována symbolem P,
  4. otevřeme dialog "Part color, lighting & transparency" a ze seznamu veličin vybereme požadovanou veličinu (např. rychlost), kterou chceme vizualizovat.

Izočáry a izoplochy

Izočára je křivka s konstantní hodnotou sledované veličiny. Izočáry zpravidla vynášíme v řezné rovině pro sledovanou veličiny. Při vytváření izočar postupujeme následujícím způsobem:

  1. Vybereme část, na které chceme konturu vynášet. V našem případě zvolíme "Clip_plane", a v nástrojové liště klikneme na ikonu "Countour",
  2. v okně interakce specifikujeme parametry kontury:
    • "Select a variable" definuje proměnnou, podle které má být kontura vytvořena,
    • "Levels, Sublevels" udávají počet kontur vytvořených v intervalu [RangeMin .. RangeMax] a volba
    • "Distribution" specifikuje rozložení kontur na daném intervalu.

  3. kliknutím na tlačítko "Create" vytvoříme příslušné kontury.

Izoplochy vymezují plochy v prostoru s konstantní hodnotou sledované veličiny. Při jejich vytváření postupujeme obdobným způsobem jako při vytváření izoploch s tím rozdílem, že v nástrojové liště zvolíme ikonu "Isosurface".

Vazba izočar / izoploch na nosnou část je aktivní. Pokud je nosná rovina izočáry "Clip_plane" resp. nosné těleso izoplochy posunuta, budou všechny izočáry / izoplochy znovu vypočteny.

Technika sledování částic

Technika sledování částic slouží pro vizualizaci toku v uvažované části prostoru. Pro vizualizaci toku je nutné specifikovat veličinu toku a typ zdroje, ze kterého budou částice vytékat. V Ensight lze simulovat výtok částic nejen z bodového, liniového a plošného typu zdroje ale i z libovolné části definující tvar. Zdrojem je možné interaktivně manipulovat. V následující ukázce vytvoříme liniový typ zdroje pro tok částic sledujících rychlost proudění plynu podél nadzvukového kluzáku.

  1. Ze seznamu částí vybereme část, která popisuje množinu datových vzorků s požadovanou veličinou ("ami-x external body") a klikneme na ikonu "Particle trace" v hlavní nástrojové liště,
  2. v otevřeném okně interakce nastvíme parametry toku:
    • "Select a variable" definuje veličinu pro sledování částic,
    • "Emit From" vybereme typ zdroje, ze kterého budou částice emitovány. V grafickém okně se zobrazí pomocný prvek definovaný v lokálním souřadnicovém systému (pro tok částic z liniového zdroje je jím pomocný vektor). Pro transformaci lokálního systému najeďte kurzorem myši nad počátek nebo na příslušnou souřadnicovou osu lokálního systému a při stisknutém levém tlačítku myši proveďte jeho transformaci,
    • "Points" specifikuje počet částic emitovaných zdrojem,

  3. specifikaci parametrů potvrdíme kliknutím na tlačítko "Create".

Pro lepší vizualizaci je možné tok částic animovat. Ensight umožňuje nastavit řadu parametrů stopy částic včetně délky stopy, rychlosti popř. délku intervalu mezi jednotlivými stopami. Nastavení provedeme v dialogovém okně, které vyvoláme pomocí tlačítka "Animate" v okně interakce. Statický snímek animace s délkou stopy 1/2 je uveden na následujícím obrázku.

CEI/EnSight