道格拉斯·l·桑达克1埃里克·布里森1丹尼尔·j·多尼2
1科学计算与可视化,波士顿大学,波士顿,马萨诸塞州,美国
2美国宇航局马歇尔航天飞行中心,亨茨维尔,阿尔,美国
介绍

仿真中的实际区域包含一个叶片和两个转子叶片。在此图中,为了清晰起见,域在圆周(周期)方向上被复制。每个通道都用重叠的h网格(红色)和o网格(桃红色)建模。流是从左到右的。转子叶片(下游叶片排)相对于叶片运动,流道在转子下游是静止的。
大型、快速计算机的出现大大增加了科学计算的规模和复杂性。这些模拟产生的数据量也在增长,从结果中推断出物理结构可能是一项艰巨的任务。不同物理位置的个体经常协作进行大规模模拟,并且结果经常引起其他没有参与原始计算的个体的兴趣。分布式计算环境是允许协作者参与对结果的询问的理想场所。
交互粒子跟踪
可视化速度场的一种技术是渲染路径,或粒子在指定点释放的“条纹线”。重要的流动特征,如分离的流动区域和漩涡,这时就很明显了。涡轮流动演示允许用户在模拟域内的任何地方挑选点,并看到由此产生的条纹。它包括在图形工作站上运行的可视化组件和驱动波士顿大学深度视觉显示墙,在Windows PC上运行的导航/拾取客户端,以及在高性能并行系统上运行的条纹生成器程序。

在这里,域被复制在圆周方向,以说明实际的几何形状。在气流边界层上方靠近轮毂的入口边界处引入了一个“耙”状的颗粒。红色区域是温度等值面。这些条纹是由压力着色的,随着涡轮机从流动中提取能量,压力会降低。条纹路径显示在相对参考系中。由于旋翼叶片(右侧)正在旋转,随着参考框架的变化,条纹在旋翼叶片的上游和下游表现出扭结。
条纹线发生器最初读取一个预先计算的解决方案,完全定义涡轮内的流量。用户在墙上显示的计算域内选择点,使用无线回旋鼠标。这些点被发送到条纹线生成程序,该程序将它们集成在一系列时间步骤上。对于每个时间步,所有条纹的当前位置被发送回可视化应用程序。这个演示是建立在SCV的沉浸式环境分布式应用程序框架(DAFFIE)系统之上的。
在涡轮流场中的应用
该系统已应用于涡轮级内流动和传热的三维模拟。涡轮流场包含了一系列对设计者很重要的现象。每个叶片轮毂处的气流卷起形成一个典型的“马蹄形涡流”,通过通道对流。在旋转叶片的尖端有间隙,这产生了一个“尖端涡”,它也通过区域对流。叶片表面可能包含分离流动的区域,特别是在轮毂和翼型的尖端区域。尾迹从翼型是在旋涡街的形式流下,这些尾迹与其他翼型在下游叶片行相互作用。交互粒子播种技术是确定这些特征位置的一种极好的方法。