Stat­ische Strömungs­visu­al­is­ier­ung in vorberech­neten Strömungs­feld­ern

Abbildung 1: Strömungslinien und Strömungsbänder nebeneinander Die Strömungsrichtung ist mit einer Pfeiltextur gekennzeichnet. Die Farbe zeigt die Strömungsgeschwindigkeit an. Dabei entspricht Blau eine geringe und Rot eine große Geschwindigkeit Enlarge image
Abbildung 2: Mit mehreren Strömungsbändern in einer Ebene gestartet kann man sich einen Überblick über die Strömungssituation verschaffen, wenn man die Bänder nicht auf volle Länge berechnet. Enlarge image
Abbildung 3: Werden die Startpositionen kreisförmig gewählt entstehen Strömungsschläuche. Enlarge image

Diplomarbeit von Alexander Loke

Motivation

Grundlage dieser Diplomarbeit bildet das Projekt OpenVisaar. OpenVisaar ist ein Cluster basiertes Visualisierungs-Framework, das in der Projektgruppe "Kreativität und Technik" entstanden ist. Unter anderem wurde die Gegend um Hagen in einem Gebiet mit den Abmessungen 20km x 20km x 1km (Länge, Breite und Höhe) an Hand der Landschafts- und Luftdaten visualisiert. Sämtliche luftspezifische Daten wurden mittels einer Klimasimulation berechnet unter anderem die Luftfeuchtigkeit, der Luftdruck, die Temperatur und Windgeschwindigkeit. Zur Repräsentation dieser Daten sind im Vorfeld bereits diverse Visualisierungen umgesetzt worden. Es können bereits Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und zum Teil die Windgeschwindigkeit mit vorhandenen Visualisierungstechniken dargestellt werden.

Hierzu werden verschiedene Methoden benutzt. Eine von ihnen ist die Darstellung der Werte als Glyphen, die dem Betrachter Auskunft geben können über dir relative und absolute Luftfeuchtigkeit und die Richtung und Stärke des Windes. Die Temperatur und der Luftdruck werden mit Hilfe von Isoflächen sichtbar gemacht. Dabei werden Orte mit gleichem Luftdruck bzw. Temperatur miteinander verbunden und bilden dann eine gemeinsame Fläche bzw. Hülle.

Dieses Projekt bietet sich an, es um weitere Visualisierungen zu ergänzen. In diesem konkreten Fall um diverse Strömungsvisualisierungen.

Ziel der Arbeit

Mehrerer Arten der Strömungsvisualisierung sollen implementiert werden und in einem Modul zusammengefasst werden. Dieses Modul soll die Visualisierungen verwalten, und die benötigten Methoden dafür bereitstellen. Dazu gehört das Ein- und Ausblenden von Visualisierungen, sowie das Erstellen, Löschen von Visualisierungen und das Ändern von deren Attributen wie z.B. die Einfärbung. Das Modul soll dann in das Projekt OpenVisaar eingebunden werden.

Realisierung

Die Implementierung der Strömungsvisualisierungen erfolgt mit C++ und der Verwendung der offenen Bibliothek OpenSG*. Diese Wahl der Programmiersprache ermöglicht eine leichte Einbettung in das Projekt OpenVisaar, da dieses auch in C++ geschrieben ist und das Rendern der graphischen Elemente OpenSG überlässt.

*OpenSG ist ein portables Szenengraphsystem zur Erstellung von Echtzeit-Graphikprogrammen, unter anderen für Anwendungen der Virtuellen Realität.

Links

OpenSG Homepage