[按需印刷] 麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

王成恩 著

圖書標籤:

• 網格劃分
• 科學計算
• 可視化
• 計算方法
• 數值分析
• 有限元
• 數據可視化
• 算法
• 工程計算
• 按需印刷

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030322814

商品編碼：1257038018

包裝：平裝

叢書名： 信息科學技術學術著作叢書

齣版時間：2014-08-01

頁數：232

字數：275000

正文語種：中文

---

圖書基本信息

---

書名：麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術
ISBN：9787030322814
著者：王成恩
齣版社：科學齣版社
叢書名：信息科學技術學術著作叢書
POD版定價：98元
正文語言：中文
裝幀：平裝
開本：16
頁數：232
字數：275000

---

讀者對象：

---

麵嚮計算機應用、機械設計、技術力學等專業研究生，以及從事科學計算和復雜裝備研製的科研人員和工程師。

---

內容簡介

---

《麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術》以航空航天等復雜裝備研製中空氣動力學、傳熱分析、結構力學和固體力學問題為背景，針對多學科偏微分方程模型的計算需求，介紹物理係統定義域的離散化技術和計算可視化技術。

---

目錄

---

《麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術》
《信息科學技術學術著作叢書》序
序
前言
第1章工程中的科學計算技術
1.1引言
1.2PDE的數值計算
1.3多學科係統控製方程
1.3.1多學科係統
1.3.2典型係統控製方程
1.3.3PDE係統的數學性質
1.4網格劃分技術
1.4.1網格劃分要求
1.4.2網格分類
1.5連續PDE控製方程離散化
1.5.1有限差分法
1.5.2有限體積法
1.5.3有限元法
1.6高階稀疏矩陣計算方法
1.6.1大型稀疏矩陣的存儲
1.6.2高階稀疏矩陣計算
1.7科學計算可視化技術
1.7.1科學計算可視化意義
1.7.2科學計算可視化技術內涵
1.8小結
第2章Delaunay三角形劃分方法
2.1引言
2.2凸包算法
2.2.1包裹算法
2.2.2分治算法
2.2.3格雷厄姆算法
2.2.4插點增量算法
2.3Delaunay三角形網格劃分
2.3.1基本概念
2.3.2約束Delaunay三角形網格劃分
2.4Delaunay三角形劃分算法
2.4.1Lawson算法
2.4.2Bowyer-Watson算法
2.4.3基於Voronoi圖的方法
2.5約束Delaunay三角形劃分算法
2.5.1基於邊交換的CDT算法
2.5.2Chew算法
2.5.3平麵掃描算法
2.5.4 CDT改善算法
2.6小結
第3章三角形劃分及優化算法
3.1四邊形分解法
3.1.1四邊形對角綫分解法
3.1.2四邊形三分法
3.2推進波前法
3.3基於柵格法的三角形劃分方法
3.4高階三角形單元
3.5網格劃分控製方法
3.5.1網格劃分尺寸控製
3.5.2多區域網格協調控製
3.6網格優化控製
3.6.1網格質量指標
3.6.2網格光順算法
3.6.3網格拓撲優化
3.7網格劃分的數據結構
3.8小結
第4章四邊形網格劃分方法
4.1間接方法
4.2映射法
4.2.1基於形函數的映射法
4.2.2超限插值映射法
4.3四叉樹法
4.4鋪砌法
4.4.1鋪砌法概述
4.4.2新單元的生成
4.4.3縫閤處理
4.4.4相交處理
4.4.5閉閤處理
4.5四邊形網格優化技術
4.6小結
第5章標量場可視化技術
5.1概述
5.2數據預處理技術
5.2.1反距離加權插值法
5.2.2剋裏金插值法
5.3等值綫繪製方法
5.3.1基本原理
5.3.2網格序列法
5.3.3等值綫序列法
5.3.4投影不相交原理
5.4彩色雲圖繪製方法
5.4.1顔色映射錶與等值綫雲圖
5.4.2像素填充算法
5.5等值麵繪製方法
5.5.1步進立方體算法
5.5.2步進四麵體算法
5.5.3其他等值麵算法
5.6小結
第6章矢量場可視化技術
6.1概述
6.2基於幾何圖標的矢量場可視化技術
6.2.1點圖標
6.2.2綫圖標
6.2.3麵圖標
6.3基於紋理的矢量場可視化技術
6.3.1點噪聲方法
6.3.2綫積分捲積算法
6.3.3基於LIC算法的彩色紋理法
6.3.4其他LIC改進算法
6.4特徵可視化
6.4.1基於拓撲分析的特徵提取法
6.4.2其他特徵可視化方法
6.5小結
第7章張量場可視化技術
7.1張量場
7.1.1張量場的數學概念
7.1.2張量場的物理概念
7.2橢球法
7.3探針法
7.4超流綫法
7.5小結
第8章計算可視化係統開發
8.1一維標量圖
8.1.1散點圖
8.1.2點綫圖
8.1.3柱狀圖
8.2麯綫和麯麵擬閤技術
8.2.1基本概念
8.2.2麯綫擬閤技術
8.2.3麯麵擬閤技術
8.3科學計算可視化係統開發
8.3.1科學計算可視化係統設計
8.3.2主要係統功能
8.4國外同類係統軟件簡介
8.5小結
參考文獻
彩圖

---

[按需印刷] 麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術 圖書簡介 本書深入探討瞭在現代科學計算領域中，網格劃分（Meshing）與數據可視化（Visualization）這兩大核心技術所麵臨的挑戰、前沿進展以及實際應用。全書內容緊密圍繞高性能計算（HPC）環境下的復雜問題求解展開，旨在為研究人員、工程師和高級學生提供一套係統、全麵且具有實踐指導意義的知識體係。 本書的結構設計遵循從基礎理論到高級應用、從離散化方法到交互式渲染的全過程。我們首先界定瞭科學計算的背景和對網格劃分的根本需求，然後詳細剖析瞭各類網格的構建技術，最後重點闡述瞭如何有效地將計算結果轉化為可理解的視覺信息。 第一部分：科學計算基礎與網格劃分理論 本部分奠定瞭全書的理論基礎，聚焦於如何將連續的物理問題轉化為計算機可處理的離散模型。 第一章：科學計算的挑戰與離散化需求 本章首先迴顧瞭偏微分方程（PDEs）在流體力學、固體力學、電磁學等領域的應用，並指齣瞭求解這些方程時，傳統解析方法的局限性。隨後，引入瞭數值方法（如有限元法 FEN、有限體積法 FVM、有限差分法 FDM）的核心思想。關鍵在於強調：網格的質量和拓撲結構直接決定瞭數值解的精度和收斂速度。 討論瞭求解域的幾何復雜性帶來的挑戰，特彆是對於涉及多尺度、非均勻材料特性或復雜邊界條件的問題，如何構建滿足工程要求的計算域劃分方案。 第二章：結構化網格的構建與局限性 本章詳細介紹瞭結構化網格（Structured Grids），包括笛卡爾坐標係下的均勻網格、自適應網格加密（AMR）的原理。重點分析瞭如何通過映射函數（如超越映射、代數生成方法）來處理規則邊界。 然而，本章也深入探討瞭結構化網格在處理高度不規則邊界或需要局部高分辨率的區域時的固有缺陷，如網格失真（Skewness）和難以在不規則區域有效填充的問題。為後續引入非結構化網格做瞭鋪墊。 第三章：非結構化網格生成技術 非結構化網格因其極高的靈活性，成為處理復雜幾何體的首選。本章是網格劃分技術的核心。 基於分割的生成方法： 詳細介紹瞭體素化（Voxelization）技術，以及如何將三維空間分解為四麵體（Tetrahedra）或六麵體（Hexahedra）。重點闡述瞭Delaunay三角剖分及其在三維空間中的推廣——四麵體化（Tetrahedralization）的算法流程，包括空球條件、增量插入算法和空洞填充策略。 基於邊界驅動的方法： 討論瞭如何首先在幾何邊界上生成高質量的錶麵網格（如使用Advancing Front 或 Advancing Front/Layering 方法），然後利用這些錶麵網格引導內部體積的劃分。 高質量網格的度量與優化： 引入瞭衡量網格質量的關鍵指標，例如長寬比（Aspect Ratio）、形狀因子（Shape Factor，如體積與邊長的函數關係）和畸變度（Skewness）。闡述瞭使用網格重構技術（如光滑化、邊翻轉）來優化局部網格質量的迭代算法。 第四章：適應性網格與動態重劃分 針對科學計算中，物理現象（如激波、裂紋尖端）具有時變性和局部性的特點，本章探討瞭自適應網格技術。 誤差估計與標記策略： 區分瞭基於解的誤差估計（如梯度、殘差分析）和基於幾何特徵的標記方法。討論瞭如何利用後驗誤差估計結果，確定需要加密或粗化的網格單元。 動態網格技術（Deforming Mesh）： 描述瞭在保持網格拓撲不變的情況下，通過移動節點來適應邊界或物理場變化的數值技巧。 網格的閤並與分裂操作： 詳細分析瞭在四麵體或六麵體網格中實現局部網格細化（Refinement）和粗化（Coarsening）的操作規則，確保網格在不同分辨率區域的平滑過渡，避免産生“馬賽剋效應”。 第二部分：科學可視化技術與數據渲染 本部分關注如何將海量的數值計算結果轉化為直觀、可分析的圖形信息，這是理解復雜計算結果的關鍵步驟。 第五章：可視化基礎與數據結構 本章首先界定瞭科學可視化（Scientific Visualization）與信息可視化的區彆，並概述瞭可視化流程：數據輸入、數據處理、渲染映射和用戶交互。 討論瞭科學數據存儲的常見格式（如 VTK、UCD 格式）以及如何將計算網格數據（節點坐標、單元連接性、物理量場數據）高效地組織起來，以便進行快速訪問和處理。 第六章：降維可視化技術 對於高維或復雜的三維計算結果，通常需要通過降維方法進行初步分析。 切片與等值麵提取： 詳細介紹瞭如何生成二維切片（Slice Planes）來觀察內部場的分布。重點闡述瞭Marching Cubes 算法及其變種，用於提取特定數值閾值下的等值麵（Isosurfaces），包括如何優化算法以提高等值麵的平滑度和連通性。 體積渲染基礎： 引入瞭直接體積渲染（Direct Volume Rendering, DVR）的概念，概述瞭光綫投射（Ray Casting）的基本流程，以及如何利用傳輸函數（Transfer Functions）來映射數據值到顔色和不透明度，從而揭示數據內部結構。 第七章：矢量場與張量場的可視化 科學計算中大量的流體動力學和應力分析結果以矢量或張量形式存在，需要專門的技術來展示其方嚮性、幅度和內在結構。 矢量可視化： 深入分析瞭流綫（Streamlines）、跡綫（Pathlines）和時間綫（Timeline）的計算方法。討論瞭如何使用小箭頭圖（Hedgehog Plots）或密布的嚮量場來展示速度或力的方嚮。特彆關注瞭在非結構化網格上準確積分流綫的方法。 張量可視化： 重點介紹如何可視化二階對稱張量（如應力張量、慣性張量）。闡述瞭使用橢球體（Ellipsoids）或縴維束（Fiber Bundles）來代錶張量的特徵值和特徵嚮量，以及這些可視化技術在材料損傷分析中的應用。 第八章：交互式可視化與性能優化 現代科學計算對可視化提齣瞭實時交互的要求。本章聚焦於如何利用現代圖形硬件（GPU）加速可視化過程。 GPU加速技術： 介紹瞭基於 OpenGL/DirectX 或更現代的 Vulkan/Compute Shaders 來實現網格遍曆、等值麵生成和渲染加速的技術。討論瞭如何將部分網格處理任務卸載到 GPU 上執行，以應對大規模數據集（GB 級甚至 TB 級）的挑戰。 視點相關的處理： 探討瞭在交互過程中，如何根據用戶的觀察角度動態調整數據采樣密度（如視錐裁剪、細節層次 LOD），以優化渲染幀率，實現流暢的3D導航和模型探索。 總結與展望 本書最後總結瞭高質量網格劃分與高效數據可視化的協同工作流程，強調瞭兩者在求解精度和工程可解釋性方麵互為支撐的關係。展望部分探討瞭當前研究的前沿方嚮，包括機器學習在網格生成中的應用（例如，使用神經網絡預測最優網格密度分布），以及實時、大規模、多物理場數據的融閤可視化技術。 本書適閤作為高等院校計算力學、計算物理、工程仿真等專業的高級教材或參考書，為緻力於開發高性能數值模擬軟件和進行復雜工程分析的研究人員提供紮實的理論指導和實用的技術參考。

評分☆☆☆☆☆

書的裝幀質量也讓我感到驚喜，采用瞭精裝設計，封麵硬殼包裹，整體結構堅固，應該能經受住長時間的翻閱。書脊的縫綫也很工整，書頁翻開後不易脫膠。我通常會把技術書籍放在書架上，一本裝幀精美的書放在那裏，本身就是一種視覺上的享受。而且，這種精裝設計也讓我覺得作者和齣版社在齣版這本書時，是經過深思熟慮，並且投入瞭相當的成本來保證其品質的。

評分☆☆☆☆☆

初步翻閱時，書的整體版式設計給我留下瞭深刻的印象。字體大小適中，行距也設置得恰到好處，閱讀起來非常舒適。書中穿插的圖錶和公式都清晰明瞭，沒有齣現模糊不清的情況，這對於理解復雜的科學計算概念至關重要。我特彆注意到，一些關鍵的算法步驟或者概念講解，都配有精心繪製的示意圖，這大大降低瞭閱讀難度，也讓抽象的理論變得更加直觀易懂。

評分☆☆☆☆☆

當我拿到這本書的那一刻，我便被它散發齣的學術氣息所吸引。封麵簡潔而又不失專業性，書名直接點齣瞭核心技術，讓讀者一眼就能明白這本書所要探討的主題。我曾經在進行科學計算項目時，遇到過在網格劃分和數據可視化方麵的一些瓶頸，因此這本書對我來說，極具吸引力。我希望這本書能夠提供一些理論指導和實踐案例，幫助我解決在實際工作中遇到的難題，提升計算效率和結果的可信度。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我一種沉穩且專業的印象，藍色的主色調搭配銀色的字體，顯得非常大氣。封麵的排版也很講究，書名清晰地位於正中央，下方還有作者和齣版社的信息。當我拿到這本書時，能明顯感受到它的分量，紙張的厚實度和印刷的清晰度都非常不錯，這對於一本技術類書籍來說，無疑是加分項。我尤其喜歡那種略帶啞光的紙張，閱讀起來眼睛不容易疲勞。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的第一感覺就是“厚重感”，這不僅僅體現在它的物理重量上，更體現在其內容的深度和廣度上。從封麵上“麵嚮科學計算的網格劃分與可視化技術”這樣一個精確的定位，我就知道這並非一本泛泛而談的書籍。我期待它能夠深入剖析網格劃分在不同科學計算領域（例如流體力學、有限元分析等）的應用，以及可視化技術如何在這些領域中扮演至關重要的角色，幫助研究人員理解和分析復雜的模擬結果。