科学计算结果的可视化Tecplot

天津大学机械工程学院力学系科学计算工具软件天津大学机械工程学院第一讲科学计算结果的可视化Tecplot天津大学机械工程学院力学系科学计算的三个步骤合理的控制方程和边界条件合理的数值解法计算结果的可视化天津大学机械工程学院力学系科学计算可视化概念ViSC—VisualizationinScientificComputations，是指运用计算机图形学和图象处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换为图形或图象在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。可视化是一种计算方法。它将符号变为几何形体，使研究者可以观察他们的仿真或计算结果。可视化提供了一种观察不可见事物的方法。1987年2月美国NSF“科学计算可视化“会议天津大学机械工程学院力学系可视化技术分类科学计算可视化--空间数据场的可视化它显示的对象涉及标量、矢量及张量等不同类别的空间数据，研究的重点放在如何真实、快速地显示二维/三维数据场。信息可视化--非空间数据的可视化它显示的对象主要是多维的标量数据（经济、管理、Web数据），目前的研究重点在于，设计和选择什么样的显示方式才能便于用户了解庞大的多维数据及它们相互之间的关系。天津大学机械工程学院力学系可视化流程预处理映射绘制天津大学机械工程学院力学系数据数据源实验和观测风洞,场观测,望远镜,空间探测器，水质量计算和仿真计算化学,流体力学，有限元数据库蛋白质数据库，基因组研究数据类型标量温度,压力,速度大小矢量磁场,速度（方向）张量应力，应变多元变量天气特征,影响水质量的因素天津大学机械工程学院力学系标量场可视化一维标量场构造插值函数F(x)，根据F(x)生成采样点之间的线段。常见的插值函数有线性插值、Hermite插值、三次及高次样条插值。然后采用如最小二乘法等进行逼近。二维标量场等值线绘制颜色映射三维标量场构造等值面技术—MarchingCubes算法直接体绘制—Raytracing,CellProject算法等天津大学机械工程学院力学系矢量可视化问题“我们不能在二维屏幕上直接显示矢量数据，比如只能显示一组小箭头，不能象标量图象那样很容易地解释结果。我们的视觉系统不适合于以此方式解释大批量矢量，但我们有极好的能力可以理解和解释图象或有深度提示的表面图形”——HelmanJ.困难（1）大小和方向（2）需要更多的显示空间基本流程矢量数据的预处理矢量数据的映射矢量数据的绘制和显示天津大学机械工程学院力学系应用天津大学机械工程学院力学系应用高分子材料的微观结构流动的涡旋结构天津大学机械工程学院力学系应用天津大学机械工程学院力学系科学计算可视化在力学中的应用1、流体力学－－方柱绕流天津大学机械工程学院力学系2、固体力学－－海洋平台的晃动天津大学机械工程学院力学系1、海洋－－潮流天津大学机械工程学院力学系MESHANDCONTOURPLOT网格图和等值线图天津大学机械工程学院力学系XY－plot天津大学机械工程学院力学系SURFACEResultsfromasimulationcodewhichmodelstheinteractionofoceanwaveswithlargeoffshoreplatforms.TheimageshowthreedifferentTecplotplotstyleshighlightingthevariouswaysthatdatacanbevisualized.天津大学机械工程学院力学系CONTOURANDVECTORPLOT等值线和矢量线天津大学机械工程学院力学系流线LargeEddySimulationstreaklinevisualizationoftheflowpastacircularcylinderatReynoldsnumberRe=3900.MichaelBreuer-InstituteofFluidMechanics-UniversityofErlangen-Nuremberg天津大学机械工程学院力学系Tecplot简介适用于一维、二维、三维空间上离散点和网格点上的可视化，适用于非结构网格上数据的可视化精度高、使用灵活可以制作多时刻的连续图形－－动画，并能形成流媒体.avi文件天津大学机械工程学院力学系作图的类型天津大学机械工程学院力学系添加数据之前的界面Zone名时间Frame名BorderGrid点背景（Background标尺菜单工具Paper文字和几何图形天津大学机械工程学院力学系读取数据文件123天津大学机械工程学院力学系添加数据之后的界面PlotTypesZoneLayersZoneStylesTools天津大学机械工程学院力学系去掉Border或双击Border区域天津大学机械工程学院力学系图形输出或拷贝至剪切板天津大学机械工程学院力学系TECPLOT所需的数据结构天津大学机械工程学院力学系Frame1Frame2天津大学机械工程学院力学系每个Zone的数据结构结构化的（ORDEREDDATA）：一组结点上的数据按照逻辑关系组织起来的数组。有限元或非结构化（FINITE－ELEMENT）：一组结点上的数据及其结点之间的连接关系（单元）天津大学机械工程学院力学系结构化网格天津大学机械工程学院力学系非结构化网格天津大学机械工程学院力学系完整而简单的数据文件例XY11.21.41.61.8211.21.41.61.82SimpleTextFrame00122Oct2006SimpleDataFileXY文件头Zone段Text或Geometry段天津大学机械工程学院力学系数据文件的文件头（FileHeader）TITLE＝“？？？”（可选）。双引号内的内容将显示在Border区域（？？？）Variables＝“X”“Y”“？”……“T”。变量名称，决定了后续Zone数据体的个数，以及作图时的引用变量名。天津大学机械工程学院力学系Zone段ZONET=ZONE1I=12,J=1,K=1,ZONETYPE=OrderedDATAPACKING=POINTDT=(SINGLESINGLESINGLESINGLESINGLESINGLE)1.000000000E+0004.300000191E+0004.000000000E+0004.000000000E+0002.000000030E-0014.000000060E-0012.000000000E+0004.500000000E+0004.000000000E+0004.099999905E+0002.199999988E-0014.399999976E-0013.000000000E+0004.000000000E+0003.500000000E+0004.500000000E+0002.399999946E-0014.799999893E-0014.000000000E+0004.199999809E+0003.400000095E+0004.199999809E+0002.399999946E-0014.799999893E-0015.000000000E+0003.500000000E+0003.000000000E+0003.599999905E+0002.000000030E-0014.000000060E-0016.073231697E+0002.099999905E+0002.599999905E+0002.799999952E+0001.599999964E-0014.030438066E-0017.000000000E+0002.000000000E+0001.500000000E+0002.500000000E+0002.311804295E-0013.199999928E-0018.109848022E+0001.500000000E+0001.000000000E+0002.400000095E+0001.599999964E-0014.346795678E-0019.000000000E+0002.099999905E+0001.100000024E+0002.599999905E+0001.000000015E-0012.000000030E-0011.000000000E+0012.500000000E+0001.600000024E+0003.099999905E+0002.199999988E-0014.399999976E-0011.100000000E+0013.299999952E+0002.500000000E+0003.000000000E+0002.199999988E-0014.399999976E-0011.200000000E+0013.599999905E+0003.500000000E+0003.500000000E+0002.399999946E-0014.799999893E-001名称TITLE=RainfallVARIABLES=Month“SeattleRainfall“DallasRainfallMiamiRainfall“Error1“Error2FileHeader数据文件2天津大学机械工程学院力学系Zone段（ZoneType）ZONETYPE=[Ordered,FElineseg,FEtriangle,FEquadrilateral,FEtetrahedron,FEbrick]结构化数据，可省略有限元数据，不可省略四面体六面体天津大学机械工程学院力学系Zone段（DATAPACKING）DATAPACKING=[POINT，BLOCK]天津大学机械工程学院力学系Zone段（DT）DT=(SINGLE,DOUBLE,LONGINT,SHORTINT,BYTE,BIT)DT为DATATYPE的缩写天津大学机械工程学院力学系Zone段（VARSHARELIST）VARSHARELIST=([1,2,3]=1,[1,2])在某些情况下，多个zone段（不同时刻同一网格点上的某些量的数据，网格坐标及其连接关系相同，为节约硬盘空间，可以在某些zone内省略这些网格坐标，用VARSHARELIST共享其它zone的网格坐标及其连接关系数据）本zone的前三个量用zone1的前三个量共享。多用于结构网格三维x、y、z坐标量共享本zone的前二个量用上一个zone的前二个量共享。多用于结构网格二维x、y坐标量共享天津大学机械工程学院力学系结构化数据（ORDEREDDATA）一维单ZoneFortran段Fortran段X变量写完后，再写Y变量把某点的所有变量写完后，再写下一个点的所有变量天津大学机械工程学院力学系结构化数据（ORDEREDDATA）一维多ZonePositionTemperature8090100110120460480500520540560SAMPLECASEFrame00122Oct2006Example:Multi-ZoneXYLinePlot共享zone1的Position变量天津大学机械工程学院力学系结构化数据（ORDEREDDATA）二维VARIABLES=X,Y,Temperature,PressureZONEI=2,J=3,DATAPACKING=POINT300507204324142660371813059121WRITE(*,*)´VARIABLES=X,Y,Temperature,Pressure’WRITE(*,*)´ZONEI=’,IMAX,’,J=’,JMAX,’,’DATAPACKING=POINT’DO1J=1,JMAXDO1I=1,IMAX1WRITE(*,*)X(I,J),Y(I,J),T(I,J),P(I,J)备注：先（内）循环I，再（外）循环J也即：行优先天津大学机械工程学院力学系结构化数据（ORDEREDDATA）VARIABLES=X,Y,Temperature,Pressure“ZONEI=2,J=3,DATAPACK