MATLAB在CFD计算结果可视化方面的应用.pdfVIP

维普资讯 第 28卷 第 1期 武汉理工大学学报(鸯垩差) Vo1．28 No．1 2004年 2月 JournalofWuhanUniversityofTechnology Feb．2004 (TransportationScienceEngineering) MATLAB在 CFD计算结果可视化方面的应用 张小军D 田 遐 刘祖源。 (清华大学机械工程系” 北京 100084) (湖北工学院图书馆” 武汉 430068) (武汉理工大学交通学院 武汉 430063) 摘要 ：目前，计算结果的可视化后处理成为数据模拟的重要组成部分．笔者认为在计算流体动力学 (CFD)领域中的计算结果分析方面，利用 MATLAB来构造具有 图形用户界面 (GUI)的可视化工 具，可 以有效地缩短开发时问、提高工作效率．文中以二维粘性不可压 Navier—Stokes方程控制 的 Poieuille流 (渠道流)为例，采用LatticeBoltzmann方法求解，最后数值模拟的结果运用 自行设计 的CUI界面进行显示及分析． 关键词：MATLABl数值计算；可视化 中图法分类号：TV133 对于计算流体动力学 (computationalfluid 一 种高度集成的计算机语言．它提供 了强大的科 dynamics，CFD)领域 的研究者而言，虽然建立其 学运算 ，灵活的程序设计流程 ，高质量的图形可视 数学物理模型和设计相应的算法始终是首要任 化与界面设计，具有便捷的与其他程序和语言接 务．但是，与之紧密相关的网格生成、数值计算结 口的功能．MATLAB还提供 了功能强大 的工具 果的图形显示和可视化分析等CFD的前后处理 箱函数 ，并允许用户构造 自己的工具箱函数 ，很容 也是必不可少的组成部分，而且 占用了大部分时 易由用户 自行扩展．此外 ，MATLAB提供 了强大 间和精力．具体说，就计算结果的图形显示和可视 的可视化能力 ，可以实现二维、三维 以及四维作图 化分析而言，涉及计算机图形学和Windows应用 能力 ，高级的可视化工具包括表面着色 、光照、图 程序设计等方面的知识．尽管这些前后处理工具 ， 像显示等．利用 MATLAB可以方便地实现数据 可以在软件市场上寻求一定程度的满足，但市场 的可视化显示 ，与其他科学计算语言 (如常用 的 上 比较适合 的产品不多，针对 CFD开发的则更 Fortran或 C／C+4-)的接 口，也可 以直接调用其 少 ，并且价格昂贵．因此，在 目前情况下 自行开发 他应用程序．它综合 了Windows环境的图形用户 可能是一条值得考虑的途径．但是，其主要困难在 界面及 C／C++的优点，用它开发软件 比较简单， 于不易短期内熟悉掌握相关学科和领域的知识和 对软件制作人员 的要求较低 ，开发周期也较短． 技术，更无法单独快速开发出这些必不可少的工 MATIAB在各种操作系统 (不包括 Windows3． 具．因此 ，要实现 自行开发前后处理工具这一 目 x以下)上有一个相 同的开发环境 ，是为了适应 标 ，选择合适的软件平台将尤为重要L1]． Microsoft的Windows95／NT推出的．它面向工 程计算和可视化，一个交互式的计算环境 ，使用 自 1 MATLAB简介 己的程序语言，具有矩阵 (向量可视为特殊的矩 阵)计算 的能力．MATLAB