[发明专利]纹线可视化设备和方法

说明书

本发明涉及纹线可视化设备和方法。一种纹线可视化设备，其将包括分析空间中的第一纹线上的第一位置处的离散点的部分区域设置为离散点的分析目标区域。基于由流体信息指示的分析目标区域中的流体的速度，所述设备计算指示离散点上的粒子在第二分析时间点处的目的地的第二位置。接下来，基于由结构信息指示的关于分析目标区域中的结构的信息，所述设备确定由所述分析目标区域中的结构在第二分析时间点处占据的区域。接下来，基于第一位置和第二位置，所述设备确定第二纹线是否已经进入占据区域。如果第二纹线未进入占据区域，则所述设备显示通过第二位置的第二纹线。

技术领域

本文中讨论的实施方式涉及纹线可视化设备和方法。

背景技术

流体力学是力学中的学术领域之一，并且描述流体的行为。流体力学已经被应用于各种工业领域，在所述工业领域中，不仅空气或水的流动而且诸如温度或浓度等的物理量的转移都被作为问题来处理。例如，流体力学已经应用于风洞实验以评估汽车原型，并在实验结果的基础上对这些汽车的空气动力学特性进行了优化。然而，这些风洞实验是非常昂贵的。因此，替代风洞实验，已经通过使用计算流体力学进行了模拟风洞实验的计算机模拟(流体模拟)。

近来计算机性能的提高已经使流体模拟得到了迅速的进展。因此，流体模拟不仅被应用于飞行器、汽车、铁路车辆、船舶等的空气动力学特性的评估，而且还被应用于心脏、血管等的血流状态的分析。

当进行流体模拟时，分析结果被可视化，使得可以在视觉上容易地理解分析结果。对流体模拟的结果进行可视化的一种手段是显示纹线。纹线是通过连接已经通过空间中的特定点的流体粒子而形成的曲线。在风洞实验中，从预定位置喷出的烟雾的痕迹是纹线。即，通过在流体模拟中计算纹线并显示所述纹线，可以将流体中的粒子的运动——如风洞实验中的烟雾的痕迹——可视化，而无需执行任何风洞实验。

已经提出了与流体模拟相关的各种技术。例如，已经详细地提出了执行高速模拟并快速且平滑地表示流体中的场景的技术。还提出了易于将结构-流体分析模拟的结果应用于对血管异常的诊断的技术。还提出了能够使不熟悉计算流体力学的使用者如医生进行适当的血流模拟的设备。此外，已经发表了与流体模拟相关的各种论文。例如参见以下文献：

日本特许专利公开第2003-6552号

日本特许专利公开第2015-97759号

国际公开小册子第WO2016/056642号

Tino Weinkauf and Holger Theisel，“Streak Lines as Tangent Curves of aDerived Vector Field”，IEEE Transactions on Visualization and ComputerGraphics，2010年11月-12月，第16卷，第6期。

Erwin Fehlberg，“LOW-ORDER CLASSICAL RUNGE-KUTTAFORMULAS WITH STEPSIZECONTROL AND THEIR APPLICATION TO SOME HEAT TRANSFER PROBLEMS”，NASATECHNICALREPORT，NASATR R-315，1969年7月。

J.Donea，A.Huerta，J.-Ph.Ponthot and A.Rodríguez-Ferran，“ArbitraryLagrangian-Eulerian methods”，Encyclopedia of Computational Mechanics，JohnWileySons Ltd.，2004年11月，第413-437页。