جریان حول اجسام جریان بند مثل سیلندرهای دو بعدی با مقاطع مربعی و دایره‌ای کاربرد وسیعی در زمینه‌های مهندسی دارد. مطالعه جریان حول تک سازه، به مدت زیادی به عنوان یک مورد پایه‌ای مورد مطالعه تجربی و عددی قرار گرفته است. این کار به دفعات، برای سیلندرهای دایره‌ای و به میزان کمتر برای سایر هندسه‌ها مثل: سیلندرهای مربعی، سیلندرهای مستطیلی، صفحات تخت و …… به هر دو روش عددی و تجربی انجام شده‌است. در طول پژوهش‌های تجربی که تا کنون انجام شده‌اند از وسایل و روشهای اندازه‌گیری متفاوتی مثل باد سنج سیم داغ، تپ‌های فشار سنجی و ….. برای اندازه‌گیری کمی و کیفی پارامترهای آئرودینامیکی مورد استفاده قرار گرفته است. روش مرئی سازی جریان توسط دود برای بررسی کیفی جریان و پدیده‌هایی مانند ریزش گردابه در تعداد انگشت شماری از تحقیقات انجام شده مورد استفاده قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با استفاده از تونل دود و تجهیزات عکس برداری اقدام به مرئی سازی جریان حول سیلندرهای دو بعدی با مقطع دایره‌ای و مربعی تحت زاویه شده‌است. با استفاده از تصاویر گرفته شده از مرئی سازی جریان، پهنای ویک، زاویه جدایش جریان از مدل، عدد استروهال، محل جدایش و محل نقطه سکون به صورت کمی و کیفی اندازه‌گیری شده‌اند. در فصل‌های اول و دوم این پایان نامه، مقدمه‌ای بر جریان حول سازه‌ها و نیز مروری بر کارهای انجام شده در این زمینه ارائه گردیده است. در فصل سوم، تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در این تحقیق معرفی می‌گردند. در فصل چهارم و پنجم تصاویر گرفته شده از مرئی سازی جریان حول سیلندر مربعی تحت زاویه به همراه نتایج اندازه-گیری‌های انجام شده ارائه می‌شوند، در فصل ششم و هفتم نتایج مربوط به بررسی عددی هندسه مربوط به فصل‌های چهارم و پنجم ارائه شده است و در فصل هشتم تصاویر گرفته شده از مرئی سازی جریان حول سیلندر دایره‌ای به همراه نتایج اندازه-گیری‌های انجام شده و همچنین نتایج بدست آمده از حل عددی ارائه می‌شوند. نتایج بدست آمده برای عدد استروهال، محل جدایش جریان و محل نقطه سکون در این تحقیق مطابقت خوبی با نتایج تحقیقات قبلی سایر محققین دارد. نتایج این تحقیق همچنین نشان داد که روش مرئی سازی بکمک تونل دود برای اندازه-گیری کمی و کیفی الگوهای جریان کاملاَ مناسب است
1. مقدمه
تجسم جریان یک منطقه فعال تحقیق است. تکنیک های متنوعی برای اکتشاف تعاملی پدیده های جریان ایجاد شده است. یک روش این است که شبیه به تکنیک های پذیرفته شده از
تجسم جریان تجربی. در میان آنها ، تجسم دود
نقش مهمی ایفا می کند: در یک جریان واقعی گازها ، دود جذب می شود
و رفتار زمانی آن اطلاعاتی در مورد جریان را ارائه می دهد. اغلب ،
دود از ساختارهای خط جدا می شود (مثلاً از چوب سوزان) ،
یا از نقاط مشخصی (نازل های دود) وارد می شود. یکی دیگر از روشهای رایج در تجسم جریان آزمایشی ، آستین پشمی است که در آن قرار دارد
نخهای کوچک به بدن متصل شده و در طول آزمایش جریان مشاهده می شوند.
برای استفاده از دود در تجسم جریان (به کمک رایانه) ، این روش به صورت حجمی ، ذره ای یا روشی مبتنی بر تصویر ارائه می شود.
ثابت شده است که همه این رویکردها مفید هستند. در یک رویکرد حجمی ، دود به عنوان یک چگالی میدان مقیاس نشان داده می شود
وضوح بالا یا یک شبکه تطبیقی لازم برای گرفتن جزئیات خاص.
رویکردهای مبتنی بر ذرات معمولاً به تعداد زیادی ذره احتیاج دارند
نمایندگی دود
در این مقاله ما نمایی جایگزین از دود را پیشنهاد می کنیم: الف
سطح رگه نیمه شفاف. این رویکرد از عکس های دود هنری الهام گرفته شده است همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. در این تصویر دود کنید
از یک چوب ، به عنوان مثال ، یک ساختار بذر شبیه به خط جدا شد. با یکدیگر
با شرایط مناسب نورپردازی ، عکس های بیانی و زیبایی از دود دنیای واقعی به دست آمد. در شکل 1 دود
به وضوح یک ساختار سطح نیمه شفاف را تشکیل می دهد که می تواند به عنوان یک سطح رگه تعبیر شود. از این رو ، شکل 1 باعث می شود که ما به آن اعتقاد داشته باشیم
اگر سطح را دنبال کنیم استعار دود ، یعنی اگر سطح
ارائه شده است که مانند دود به نظر می رسد.
ادغام سطح جریان یک رویکرد استاندارد در تجسم جریان است. با این حال ، ادغام سطوح رگه وابسته به زمان است
جریان ها اساساً متفاوت هستند زیرا به تطبیقی نیاز دارد
برداشتن سطح کامل در هر مرحله. تا الان ، این
از کاربرد سطوح رگه در برنامه های تعاملی جلوگیری کرد.
ایده اصلی این مقاله استفاده از سطوح رگه ای بدون هیچگونه استفاده است
بازسازی تطبیقی ، به عنوان مثال ، مش مثلثی که نشان دهنده رگه است
سطح دارای توپولوژی و اتصال ثابت است. این منجر به بزرگ خواهد شد
• Wolfram von Funck و Hans-Peter Seidel با MPI Informatik همراه هستند
Saarbrucken ، پست الکترونیکی: ¨ {wfunck، hpseidel @ mpi-inf.mpg.de.
• Tino Weinkauf با موسسه Zuse Berlin ، E-mail: weinkauf@zib.de است.
• هولگر تیزل با دانشگاه مگدبورگ ، پست الکترونیکی:
theisel@isg.cs.uni-magdeburg.de.
نسخه خطی در تاریخ 31 مارس 2008 دریافت شده است. 1 آگوست 2008 پذیرفته شد. ارسال شده بصورت آنلاین
19 اکتبر 2008؛ ارسال شده در 13 اکتبر 2008.
برای کسب اطلاعات در مورد دریافت چاپ مجدد از این مقاله ، لطفاً ارسال کنید
نامه الکترونیکی: tvcg@computer.org.
و مثلث های غیر منظم به عنوان مثال بخاطر واگرایی جریان ، اما این مناطق
به دلیل مدل نوری برای دودی که داریم کمتر دیده می شود
برای رندر درخواست کنید به این ترتیب ، ما دو مزیت را ترکیب می کنیم:
سطح مانند ساختار دود به نظر می رسد ، و هیچ زمانی برای سطح نمی گذرد
بازسازی
تکنیک سطح دود بدست آمده از این روش قابل افزایش است
چندین راه. با رنگ آمیزی راس مش می توانیم زمان را تجسم کنیم
خطوط و خطوط رگه در سطح رگه. بذر نیز می تواند
با شروع از همه رئوس های یک سطح همزمان ، انجام می شود
به سطوح زمانی شفاف توسط نازل های دودی می توان شبیه سازی کرد
قسمت های خاصی از سطح رگه را نامرئی کنید. سرانجام ، پارچه های پشمی
می توان با بذر سطوح کوتاه و باریک رگه نزدیک به آن تقلید کرد
موانع جریان.
بقیه مقاله به شرح زیر برگزار می شود: بخش 2 بررسی
کار مرتبط. بخش 3 رویکرد ما را با جزئیات شرح می دهد. بخش 4
توصیف تغییرات و پیشرفت ها. بخش 5 رویکرد تعدادی از مجموعه داده های آزمون را اعمال می کند. بخش 6 رویکرد ما را ارزیابی می کند
در حالی که نتیجه گیری در بخش 7 آورده شده است.
2 کار مرتبط
دود موضوعی کاملاً تحقیق شده در زمینه گرافیک رایانه و تجسم است. در حالی که چندین روش آفلاین برای ارائه دود واقع گرایانه وجود دارد [16 ، 15] ، ما بررسی کلی را در اینجا به زمان واقعی محدود می کنیم
روش های ارائه دود.
احتمالاً متداول ترین روشهای ارائه شده برای پخش دود در زمان واقعی مبتنی بر ذره است. در اینجا ، مجموعه (معمولاً بزرگ) ذرات وجود دارد
درون یک جریان قرار می گیرد و با گذشت زمان چسبیده می شود. ذرات سطح [34] به عنوان نقاط دارای نرمال نمایش داده می شوند و می توانند به صورت کارآمد ارائه شوند
برای تجسم جریان. یکی دیگر از روش های اولیه برای ارائه داده های حجمی مبتنی بر ذرات ، تقسیم بافت است [7]. در سالهای اخیر ، نقطه‌های نقطه‌ای [18] و تابلوهای تبلیغاتی نیمه شفاف با مقادیر کدورت متناسب با چگالی مقدار ذرات [12] محبوب شده اند
روش برای ذرات رندر. به منظور کاهش مصنوعات برای بسیار
جریانهای کشیده ، ذرات حباب [27 و 1] قابل استفاده است. آنها اساساً هستند
ذرات بیضوی که می توانند ب
تجسم جریان یک منطقه فعال تحقیق است. تکنیک های متنوعی برای اکتشاف تعاملی پدیده های جریان ایجاد شده است. یک روش این است که شبیه به تکنیک های پذیرفته شده از
تجسم جریان تجربی. در میان آنها ، تجسم دود
نقش مهمی ایفا می کند: در یک جریان واقعی گازها ، دود جذب می شود
و رفتار زمانی آن اطلاعاتی در مورد جریان را ارائه می دهد. اغلب ،
دود از ساختارهای خط جدا می شود (مثلاً از چوب سوزان) ،
یا از نقاط مشخصی (نازل های دود) وارد می شود. یکی دیگر از روشهای رایج در تجسم جریان آزمایشی ، آستین پشمی است که در آن قرار دارد
نخهای کوچک به بدن متصل شده و در طول آزمایش جریان مشاهده می شوند.
برای استفاده از دود در تجسم جریان (به کمک رایانه) ، این روش به صورت حجمی ، ذره ای یا روشی مبتنی بر تصویر ارائه می شود.
ثابت شده است که همه این رویکردها مفید هستند. در یک رویکرد حجمی ، دود به عنوان یک چگالی میدان مقیاس نشان داده می شود
وضوح بالا یا یک شبکه تطبیقی لازم برای گرفتن جزئیات خاص.
رویکردهای مبتنی بر ذرات معمولاً به تعداد زیادی ذره احتیاج دارند
نمایندگی دود
در این مقاله ما نمایی جایگزین از دود را پیشنهاد می کنیم: الف
سطح رگه نیمه شفاف. این رویکرد از عکس های دود هنری الهام گرفته شده است همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. در این تصویر دود کنید
از یک چوب ، به عنوان مثال ، یک ساختار بذر شبیه به خط جدا شد. با یکدیگر
با شرایط مناسب نورپردازی ، عکس های بیانی و زیبایی از دود دنیای واقعی به دست آمد. در شکل 1 دود
به وضوح یک ساختار سطح نیمه شفاف را تشکیل می دهد که می تواند به عنوان یک سطح رگه تعبیر شود. از این رو ، شکل 1 باعث می شود که ما به آن اعتقاد داشته باشیم
اگر سطح را دنبال کنیم استعار دود ، یعنی اگر سطح
ارائه شده است که مانند دود به نظر می رسد.
ادغام سطح جریان یک رویکرد استاندارد در تجسم جریان است. با این حال ، ادغام سطوح رگه وابسته به زمان است
جریان ها اساساً متفاوت هستند زیرا به تطبیقی نیاز دارد
برداشتن سطح کامل در هر مرحله. تا الان ، این
از کاربرد سطوح رگه در برنامه های تعاملی جلوگیری کرد.
ایده اصلی این مقاله استفاده از سطوح رگه ای بدون هیچگونه استفاده است
بازسازی تطبیقی ، به عنوان مثال ، مش مثلثی که نشان دهنده رگه است
سطح دارای توپولوژی و اتصال ثابت است. این منجر به بزرگ خواهد شد
• Wolfram von Funck و Hans-Peter Seidel با MPI Informatik همراه هستند
Saarbrucken ، پست الکترونیکی: ¨ {wfunck، hpseidel @ mpi-inf.mpg.de.
• Tino Weinkauf با موسسه Zuse Berlin ، E-mail: weinkauf@zib.de است.
• هولگر تیزل با دانشگاه مگدبورگ ، پست الکترونیکی:
theisel@isg.cs.uni-magdeburg.de.
نسخه خطی در تاریخ 31 مارس 2008 دریافت شده است. 1 آگوست 2008 پذیرفته شد. ارسال شده بصورت آنلاین
19 اکتبر 2008؛ ارسال شده در 13 اکتبر 2008.
برای کسب اطلاعات در مورد دریافت چاپ مجدد از این مقاله ، لطفاً ارسال کنید
نامه الکترونیکی: tvcg@computer.org.
و مثلث های غیر منظم به عنوان مثال بخاطر واگرایی جریان ، اما این مناطق
به دلیل مدل نوری برای دودی که داریم کمتر دیده می شود
برای رندر درخواست کنید به این ترتیب ، ما دو مزیت را ترکیب می کنیم:
سطح مانند ساختار دود به نظر می رسد ، و هیچ زمانی برای سطح نمی گذرد
بازسازی
تکنیک سطح دود بدست آمده از این روش قابل افزایش است
چندین راه. با رنگ آمیزی راس مش می توانیم زمان را تجسم کنیم
خطوط و خطوط رگه در سطح رگه. بذر نیز می تواند
با شروع از همه رئوس های یک سطح همزمان ، انجام می شود
به سطوح زمانی شفاف توسط نازل های دودی می توان شبیه سازی کرد
قسمت های خاصی از سطح رگه را نامرئی کنید. سرانجام ، پارچه های پشمی
می توان با بذر سطوح کوتاه و باریک رگه نزدیک به آن تقلید کرد
موانع جریان.
بقیه مقاله به شرح زیر برگزار می شود: بخش 2 بررسی
کار مرتبط. بخش 3 رویکرد ما را با جزئیات شرح می دهد. بخش 4
توصیف تغییرات و پیشرفت ها. بخش 5 رویکرد تعدادی از مجموعه داده های آزمون را اعمال می کند. بخش 6 رویکرد ما را ارزیابی می کند
در حالی که نتیجه گیری در بخش 7 آورده شده است.
2 کار مرتبط
دود موضوعی کاملاً تحقیق شده در زمینه گرافیک رایانه و تجسم است. در حالی که چندین روش آفلاین برای ارائه دود واقع گرایانه وجود دارد [16 ، 15] ، ما بررسی کلی را در اینجا به زمان واقعی محدود می کنیم
روش های ارائه دود.
احتمالاً متداول ترین روشهای ارائه شده برای پخش دود در زمان واقعی مبتنی بر ذره است. در اینجا ، مجموعه (معمولاً بزرگ) ذرات وجود دارد
درون یک جریان قرار می گیرد و با گذشت زمان چسبیده می شود. ذرات سطح [34] به عنوان نقاط دارای نرمال نمایش داده می شوند و می توانند به صورت کارآمد ارائه شوند
برای تجسم جریان. یکی دیگر از روش های اولیه برای ارائه داده های حجمی مبتنی بر ذرات ، تقسیم بافت است [7]. در سالهای اخیر ، نقطه‌های نقطه‌ای [18] و تابلوهای تبلیغاتی نیمه شفاف با مقادیر کدورت متناسب با چگالی مقدار ذرات [12] محبوب شده اند
روش برای ذرات رندر. به منظور کاهش مصنوعات برای بسیار
جریانهای کشیده ، ذرات حباب [27 و 1] قابل استفاده است. آنها اساساً هستند
ذرات بیضوی که می توانند ب