图扑 Web 可视化引擎在仿真分析领域的应用( 二 ) 在数字孪生和仿真研究过程中

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上方为基于钻孔数据的三维地质模型可视化，智慧矿山是一个汇聚了多学科、多主题、多维空间信息的复杂系统，是在矿山地表和地下开采矿产资源的工程活动中所涉及的各种静、动态信息的全部数字化管理，智能分析，可视化展示，从而达到降本增效，实现企业利益的最大化。
粒子流贴图
对于需要在一个面上展示的流体场，比如风场，水流场，压力场等，需要以动态的方式呈现，可以使用图扑粒子插件实现。
系统基本原理如下图：二维流体场信息作为贴图资源传给图扑SDK 。 SDK里使用贴图保存粒子的位置信息，利用流体场和粒子位置，计算出下一帧的粒子位置。然后融合上一帧的输出和当前输出，实现粒子的移动尾迹效果。

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图扑粒子插件可以实现以下参数可调节：

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粒子的大小

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粒子的形状

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粒子的流速

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粒子数量

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现实的阈值

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仿真精度等
粒子流体
对于需要展示三维空间的矢量场，比如风场，速度场等，需要以动态的方式呈现。可以使用图扑粒子插件实现。插件的主要输入数据是三维矢量场。它是在服务器端通过对矢量场按照固定间隔采样拟合获得。
图扑三维粒子插件可以实现和二维粒子流相似的参数调节：
粒子的大小
粒子的形状
粒子的流速
粒子数量
现实的阈值等

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体绘制
体绘制是一种将三维空间中的体数据，渲染到二维图形上的技术。体绘制可以在二维平面上展示出三维空间中的数据，可直观窥探物体内部细节，因此可应用于各种电、热、磁场的仿真，水污染扩散仿真、海洋遥感三维可视化、医学影像（CT）展示等。
电力行业中，变压器是一种重要的设备，变压器绕组的温度分布，特别是热点温度，是制约变压器运行安全和使用寿命的重要因素。本案例中通过体绘制的方式展示变压器绕组温度场。首先通过有限元仿真，对变压器内部的热传导过程模拟，最终得到变压器内部的温度分布规律。将有限元仿真出的温度数据，通过插值的方法获得整个绕组的温度切片。这里有多种插值算法，如反距离加权法、克里金法、自然邻域法、样条函数法等。这里采用反距离加权算法。

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种体绘制的算法有多种：光线投射算法、抛雪球算法、错切变形算法。三种算法相比较，光线投射算法计算量相对较大，但是绘制的图像质量较高，有利于保留图像细节，这里我们选用光线投射算法。为了保证渲染速度，我们要对光线投射算法进行了优化，减少不必要计算量。通过优化，可以做到在有非集成显卡的普通PC机上，轻松实时渲染数百万以上点的有限元分析结果。