Diploma Thesis DIP-2584

BibliographyÜffinger, Markus: GPU-basierte Visualisierung von Strömungen auf impliziten Flächen.
University of Stuttgart, Faculty of Computer Science, Electrical Engineering, and Information Technology, Diploma Thesis No. 2584 (2007).
117 pages, german.
CR-SchemaI.3.3 (Picture/Image Generation)
I.4.10 (Image Representation)
I.6.0 (Simulation and Modeling General)
KeywordsStrömungsvisualisierung; GPU; interaktiv; Strömungsmerkmale; CFD
Abstract

Auszug aus der Einleitung: [..] Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es, ein Visualisierungsverfahren zu entwickeln, mit dem das Verhalten von Strömungsdaten auf den Isoflächen eines zugehörigen skalaren Volumendatensatzes untersucht werden kann. Geeignete Skalarfelder ergeben sich etwa bei CFD-Simulationen, wenn neben dem Geschwindigkeitsfeld weitere Multifelddaten berechnet werden. Zum Beispiel können Felder bestimmt werden, aus denen sich die Grenzflächen eines Mehrphasen-Fluids oder die Schockfronten der Strömung extrahieren lassen. Zudem ist es möglich, interessante Skalardaten direkt aus dem Geschwindigkeitsfeld abzuleiten, die dann etwa bei der Bestimmung von Wirbelkernflächen des Vektorfeldes benutzt werden. Das neuartige GPU-basierte Visualisierungsverfahren, das hier entwickelt wurde, berechnet geometrische Strömungslinien auf den Isoflächen, stellt sie anschließend zusammen mit den Flächen dar und ermöglicht so einen umfassenden Eindruck über die Strömung in der Umgebung der Isoflächen. Die Flächen werden dazu mit einem Volumenrenderingverfahren aus dem Skalardatensatz extrahiert. Im Gegensatz zu dichten, bildbasierten Texturadvektionsverfahren können die geometrischen Linien auch über verdeckte Bereiche der Flächen verfolgt werden. Auf Wunsch lösen sich die Strömungslinien zudem an Stellen mit vorgebbaren Eigenschaften von den Flächen ab. Dies macht zum Beispiel Sinn, wenn die zur Isofläche orthogonale Komponente des Strömungsfeldes zu groß wird. Mit dem entwickelten Visualisierungsprogramm kann der Betrachter das Skalarfeld und das Strömungsfeld interaktiv erforschen, indem die Positionen der Linien manipuliert werden oder sinnvolle Farbabbildungen für die Linien oder die Fläche definiert werden. Die interaktive grafische Darstellung, wie auch die numerischen Berechnungen der Linien und die Extraktion der Flächen, werden dabei vollständig durch GPU-Algorithmen realisiert. Insbesondere werden in der Arbeit die Fähigkeiten der kürzlich auf dem Markt gelangten DX10-Grafikhardware untersucht, deren neuartiger Geometrieprozessor bei der Generierung der Strömungslinien eingesetzt wird.

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Contactmarkus.ueffinger@vis.uni-stuttgart.de
Department(s)University of Stuttgart, Institute of Visualisation and Interactive Systems, Visualisation and Interactive Systems
Superviser(s)Klein, Thomas; Strengert, Magnus
Entry dateNovember 19, 2012
   Publ. Computer Science