本申请公开了一种非定常流场数据处理方法、装置、电子设备及存储介质，应用于科学模拟技术领域。其中，方法包括按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存；构建表面网格存储结构，其包括用于存放各维度网格信息的多个单元容器以及用于访问相应单元容器的结构序列。基于不同维度网格单元的特点，将目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至表面网格存储结构；最后对表面网格存储结构中读取的所有非定长时间步的表面流场数据进行动画可视化交互处理，从而可以有效提高非定常流场动画可视化的播放效率。的播放效率。的播放效率。
【技术实现步骤摘要】
非定常流场数据处理方法、装置、电子设备及存储介质
[0001]本申请涉及科学模拟
，特别是涉及一种非定常流场数据处理方法、装置、电子设备及可读存储介质。
技术介绍
[0002]非定常流场数据作为科学模拟产生的一类重要数据，是计算流体动力学和科学可视化的研究对象。由于大部分科学现象都具有时间依赖性，因此科学计算需要对一段时间内的空间流场进行采样，生成随时间变化的空间体数据，即时变体数据，也称为非定常流场数据。非定常流场数据是在三维欧式空间中描述一个或多个标量值的点的集合，该类数据包含许多变量和特征，同时记录了时间和空间信息，相比定常流场数据，其物理量分布和网格位置是随时间流动而变化的。在实际存储时，通常将一系列数据文件按时间顺序命名，以不同时间步定常流场的集合来描述一个非定常流场。换言之，非定常流场数据是用时间上连续的多个瞬态定常流场数据来表达，其对每一时间步的定常流场数据进行处理和渲染，并以动画的形式播放，就可以生动、具体地反映流场随时间变化的特征和规律。
[0003]相关技术通常采用对单个时间步的定常流场进行渲染绘制，然后将整个数据集按照时间顺序以动画的形式进行连续播放对非定常流场数据进行分析。该方法的通用性好，且可以结合可视交互技术辅助分析，但是对于大规模、高时间精度的非定常数据需要耗费大量内存空间，对硬件资源要求高；当单个时间步内网格比较复杂时，数据处理和渲染耗时长，造成播放延迟大，动画不流畅。
[0004]鉴于此，提高非定常流场动画可视化的播放效率，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0005]本申请提供了一种非定常流场数据处理方法、装置、电子设备及可读存储介质，有效提高非定常流场动画可视化的播放效率。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：本申请一方面提供了一种非定常流场数据处理方法，包括：预先构建表面网格存储结构；所述表面网格存储结构包括用于存放各维度网格信息的多个单元容器以及用于访问相应单元容器的结构序列；按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存；基于不同维度网格单元的特点，将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构；对所述表面网格存储结构中读取的所有非定长时间步的表面流场数据，进行动画可视化交互处理。
[0007]可选的，所述按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存，包
括：预先将全部的待处理非定常流场数据读入至辅助存储器；根据所述待处理非定常流场数据的概览信息确定动画读取数据参数；通过流场的顶点、单元数及所述动画读取数据参数对应变量类型计算用户需求的单时间步对应的目标非定常流场数据在文件内部的占用的字节数；基于所述字节数直接从内存中读取所述目标非定常流场数据。
[0008]可选的，所述根据所述待处理非定常流场数据的概览信息确定动画读取数据参数，包括：读取并可视化所述待处理非定常流场数据的第一个时间步的全量数据，以得到所述待处理非定常流场数据的概览信息；基于所述概览信息创建字符串容器，以用于存储所述动画读取数据参数的变量名称；根据用户需求指令，为预先创建的标志位赋予相应的值；所述标志位用于标识是否提取流场三维表面。
[0009]可选的，所述通过流场的顶点、单元数及所述动画读取数据参数对应变量类型计算用户需求的单时间步对应的目标非定常流场数据在文件内部的占用的字节数，包括：按照预设顺序读取构成流场的顶点和单元，以构建所述流场的几何拓扑结构；基于所述动画读取数据参数，读取所述流场对应的变量数据，并存储至所属的顶点或单元；通过顶点数、单元数及各变量数据对应的变量类型，计算各变量数据所占文件内部的区域面积。
[0010]可选的，所述基于所述字节数直接从内存中读取所述目标非定常流场数据，包括：根据概览信息确定流场的顶点个数、单元个数以及一个变量占用的字节数；根据所述顶点个数或单元个数、一个变量占用的字节数计算单元数据偏移量；当文件指针到达非选定变量区域，基于所述单元数据偏移量对所述文件指针进行重新定位，以直接跳转至选定变量区域。
[0011]可选的，所述将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构，包括：对所述目标非定常流场数据中的零维网格单元和一维网格单元，将各零维网格单元和各一维网格单元先分别拆分为多个单独的顶点单元，再将各单独的顶点单元插入至所述表面网格存储结构中相应维度的单元容器内，复制相应的顶点变量和单元变量。
[0012]可选的，所述将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构，包括：对所述目标非定常流场数据中的二维网格单元，若当前网格单元为线性单元，获取所述当前网格单元在所述目标非定常流场数据中的顶点列表，并按照预设顺序插入至所述表面网格存储结构中相应维度的单元容器内；若当前网格单元为非线性单元，用多个目标线性单元代替所述当前网格单元，将
各目标线性单元的交点的顶点列表按照预设顺序插入至所述表面网格存储结构中相应维度的单元容器内；各目标线性单元拼接所述当前网格单元。
[0013]可选的，所述将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构，包括：对所述目标非定常流场数据中的线性三维网格单元，将当前网格单元的每个面基于网格形状类型插入至预先创建的相应形状的单元列表；当所述目标非定常流场数据中的所有线性三维网格单元均处理结束后，将各单元列表中不属于流场内部面的表面数据插入至二维的单元容器内，并复制相应变量值。
[0014]可选的，所述构建表面网格存储结构，包括：基于网格单元维度、网格单元总数和每个网格单元所包含的顶点总数生成三个单元容器；对每个单元容器，根据当前单元容器中每个网格单元对应的维度、每个网格单元对应在数组内部的单元数据偏移量生成相应的结构序列。
[0015]本申请另一方面提供了一种非定常流场数据处理装置，包括：流场网络构建模块，用于预先构建表面网格存储结构；所述表面网格存储结构包括用于存放各维度网格信息的多个单元容器以及用于访问相应单元容器的结构序列；数据加载模块，用于按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存；网格分析提取模块，用于基于不同维度网格单元的特点，将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构；可视化模块，用于对所述表面网格存储结构中读取的所有非定长时间步的表面流场数据，进行动画可视化交互处理。
[0016]本申请还提供了一种电子设备，包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述非定常流场数据处理方法的步骤。
[0017]本申本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种非定常流场数据处理方法，其特征在于，包括：预先构建表面网格存储结构；所述表面网格存储结构包括用于存放各维度网格信息的多个单元容器以及用于访问相应单元容器的结构序列；按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存；基于不同维度网格单元的特点，将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构；对所述表面网格存储结构中读取的所有非定长时间步的表面流场数据，进行动画可视化交互处理。2.根据权利要求1所述的非定常流场数据处理方法，其特征在于，所述按照用户需求将所需时间步的目标非定常流场数据加载至内存，包括：预先将全部的待处理非定常流场数据读入至辅助存储器；根据所述待处理非定常流场数据的概览信息确定动画读取数据参数；通过流场的顶点、单元数及所述动画读取数据参数对应变量类型计算用户需求的单时间步对应的目标非定常流场数据在文件内部的占用的字节数；基于所述字节数直接从内存中读取所述目标非定常流场数据。3.根据权利要求2所述的非定常流场数据处理方法，其特征在于，所述根据所述待处理非定常流场数据的概览信息确定动画读取数据参数，包括：读取并可视化所述待处理非定常流场数据的第一个时间步的全量数据，以得到所述待处理非定常流场数据的概览信息；基于所述概览信息创建字符串容器，以用于存储所述动画读取数据参数的变量名称；根据用户需求指令，为预先创建的标志位赋予相应的值；所述标志位用于标识是否提取流场三维表面。4.根据权利要求2所述的非定常流场数据处理方法，其特征在于，所述通过流场的顶点、单元数及所述动画读取数据参数对应变量类型计算用户需求的单时间步对应的目标非定常流场数据在文件内部的占用的字节数，包括：按照预设顺序读取构成流场的顶点和单元，以构建所述流场的几何拓扑结构；基于所述动画读取数据参数，读取所述流场对应的变量数据，并存储至所属的顶点或单元；通过顶点数、单元数及各变量数据对应的变量类型，计算各变量数据所占文件内部的区域面积。5.根据权利要求2所述的非定常流场数据处理方法，其特征在于，所述基于所述字节数直接从内存中读取所述目标非定常流场数据，包括：根据概览信息确定流场的顶点个数、单元个数以及一个变量占用的字节数；根据所述顶点个数或所述单元个数、一个变量占用的字节数计算单元数据偏移量；当文件指针到达非选定变量区域，基于所述单元数据偏移量对所述文件指针进行重新定位，以直接跳转至选定变量区域。6.根据权利要求1所述的非定常流场数据处理方法，其特征在于，所述将所述目标非定常流场数据的流场网格按照网格单元维度类型分别进行拆分，并将得到的各维度网格单元
的表面网格数据存储至所述表面网格存储结构，包括：对所述目标非定常流场数据中的零维网格单元和一维网格单元，将各零维网格单元和各一维网格单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，田晓堃，陈呈，苏铖宇，赵丹，郭宁波，邢德，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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