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三维涡量场 Q-Criterion 可视化

实验目的

通过 3D WebGL 洞察 CFD 仿真中涡结构的空间分布与拓扑形态,跨越"看云图"到"看见涡"的认知鸿沟。

基于 Three.js 的三维 Q 判据涡结构交互式可视化。将 CFD 仿真得到的速度梯度张量场分解为应变率与旋转率,提取 Q > 0 的涡核区域生成体素点云,支持旋转/缩放/剖切等交互操作。

Q 判据定义:$Q = \frac{1}{2}(\|\Omega\|_F^2 - \|S\|_F^2)$,$Q > 0$ 表示旋转占优(涡核区域),$Q < 0$ 表示应变占优。

本实验展示三维圆柱绕流尾迹的涡结构——Kármán 涡街的马蹄形涡管、展向涡与流向肋条涡的拓扑特征清晰可辨,是理解壁湍流相干结构的入门演示。

INTERACTIVE WORKBENCH

可调参数 · 实时数值仿真工作台

运行中

数值仿真结果 · 动图

以下动图由本站数值求解器实时计算逐帧生成(FDM / 流函数-涡量法),与 COMSOL 同类物理场基准口径一致。

驱动方腔流:涡量-速度场的建立过程(流函数-涡量法,Re=100)
驱动方腔流:涡量-速度场的建立过程(流函数-涡量法,Re=100)

顶盖驱动的经典 CFD 基准算例。