[發明專利]一種超音速二維流場數據的可視化方法

有效

• 申請號: 201610850404.9
• 申請日: 2016-09-26
• 公開（公告）號: CN107871337B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 劉俊;路波;王顯圣;何彬華;梁錦敏;楊可;陳植;劉志勇
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 沈強

1.一種超音速二維流場數據的可視化方法，其特征是：包括有以下步驟：

a、建立流場密度值與RGB顏色的映射關系，通過插值獲得網格單元的RGB顏色分布；

b、將無量綱密度作為網格點的高度值，得到水流自由表面的三維密度場曲面，并計算各網格單元光照強度；

c、將每個網格單元的RGB顏色和光照強度相乘，獲得最終的顏色分布；

所述步驟a中，通過線性插值的方法建立流場密度與RGB顏色分量的對應關系；選取的插值對象為Small-Rainbow顏色組合，該顏色組合依次由藍(0,0,255)、青(0,255,255)、綠(0,255,0)、黃(255,255,0)和紅(255,0,0)這五種顏色組成，詳細插值公式如下：

式中，ρ為流場密度，ρ_min為流場密度的最小值，ρ_max為流場密度的最大值，r、g、b分別代表某一密度值ρ插值后的紅、綠、藍三種顏色分量；

所述步驟b中，對于XY平面的二維超音速流場，選取無量綱密度作為網格點的高度值，將2D網格轉換成2.5D網格；通過公式(2)計算得到三維密度場曲面一點處的法向量，然后，根據郎伯特余弦定律計算當地的光照強度，選擇入射光為Z軸方向，將入射光與表面法向量的點積作為漫反射光照強度因子，見式3，最終得到光照強度是密度梯度幅值的函數；當密度和坐標在進行無量綱化時，若選擇不同參考值，會導致最終的密度梯度幅值發生變化，在式4示出的光照強度計算公式中引入調節參數k，從而計及這方面的影響；

具體公式如下：

式中，和分別為密度曲面沿x和y方向的切向量，為曲面的單位法向量，k為調節參數，σ為光照強度因子。

2.根據權利要求1所述的一種超音速二維流場數據的可視化方法，其特征是：所述步驟c中，將插值后的RGB顏色分別與光照強度相乘就得到了合成后的顏色分布如式5所示，然后調節參數k，獲得明暗適中的圖像，具體涉及公式如下：

式中，R、G、B分別代表合成后顏色的紅、綠、藍分量。