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对流场的数值模拟历来是工程流体力学界十分感兴趣的课题,数值模拟与科学计算可视化技术的结合在流体力学研究中发挥了不可替代的作用。跟踪和驾驭方式的可视化技术是目前科学计算可视化中最重要的研究方向之一。基于Matlab分布式计算工具箱的流场计算及可视化力争实现跟踪和驾驭方式的计算可视化。根据当前计算状态对计算过程进行实时交互控制,有助于科研人员更进一步地了解和控制数值模拟的计算过程。
本文主要阐述了基于Matlab分布式计算工具箱的流场计算及其可视化系统的设计与实现技术。以Matlab为开发平台和编程语言,利用其分布式计算工具箱,采用分布式处理方式,把整个系统分为两个子系统:计算和可视化。流场的计算工作可以布置到超级计算机上进行,可视化任务则由图形工作站承担,利用现有的高性能机和高速网络设备,对计算过程实行实时可视化。系统还提供了对计算过程的简单驾驭功能,如图形的选择、修改计算程序运行参数等。
本文讨论了一种模拟流体运动的新方法——格子Boltzmann方法,以及LBGK模型的计算过程。该模型对一些典型流体运动的模拟,是本文计算可视化的具体对象。
本文阐述了系统的计算功能设计、可视化设计。在流场计算子系统中,本文研究了Matlab的接口编程技术和流体力学计算的格子Boltzrnann方法,采用D2Q9模型,以C语言的mex文件实现了流场模拟。在可视化子系统中,利用Matlab的强大的可视化功能,实现了流场计算的可视化。