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3-4 流場動畫製作方法

在文檔中 移動物體之可視化 (頁 60-84)

移動物體於空間中流場變化的動畫製作將分為三部分:

一、氣流場動畫製作

1. 利用方程式(2-2)、(2-3)、(2-6)、(2-8)計算出流場的速度分佈後,首先 於圖 2-1 的物理模式上選定一個區域當成視覺化範圍,此範圍即為影像擷取

圖 3-6 物理模式中的視覺化範圍

圖 3-7 空氣粒子所產生的連續軌跡

圖 3-8 空氣粒子隨流場位置速度的不同而改變其顏色

圖 3-9 流場中渦流產生處

圖 3-10 穩態流場中渦流產生處

(a) 暫態流場之渦流運動情形 1

(b) 暫態流場之渦流運動情形 2

(c) 暫態流場之渦流運動情形 3

圖 3-11 暫態流場之渦流運動情形

(d) 暫態流場之渦流運動情形 4

(e) 暫態流場之渦流運動情形 5

(f) 暫態流場之渦流運動情形 6

圖 3-11 暫態流場之渦流運動情形

(a) 暫態流場之連續性渦流運動情形 1

(b) 暫態流場之連續性渦流運動情形 2

(c) 暫態流場之連續性渦流運動情形 3

圖 3-12 暫態流場之連續性渦流運動情形

(d) 暫態流場之連續性渦流運動情形 4

(e) 暫態流場之連續性渦流運動情形 5

圖 3-12 暫態流場之連續性渦流運動情形

圖 3-13 所有空氣粒子釋放之情形

在流場中放置空氣粒子的功用,有如實驗中放置的煙線,可以有效地達到流

2.對於二維流場本文利用後處理軟體中的 Coordinate-Surface 功能將流場中一 截面上速度隨時間變化之情形顯示出來,並錄製流場中各暫態時間之速度的變

(a) 0.05 秒速度向量圖

(b) 0.1 秒速度向量圖

(c) 0.15 秒速度向量圖

(d) 0.2 秒速度向量圖 圖 3-14 移動物體之速度向量圖

(a) 0.6 秒速度純量圖

(b) 1 秒速度純量圖

(c) 1.6 秒速度純量圖

(d) 2 秒速度純量圖 圖 3-15 流場中速度純量圖

(a) 0.6 秒壓力變化圖

(b) 1 秒壓力變化圖

(c) 1.6 秒壓力變化圖

(d) 2 秒壓力變化圖 圖 3-16 流場中壓力變化圖

釋放後的固體粒子將會根據計算所得的運動軌跡移動,如圖 3-17 為固體粒子 於流場中之運動軌跡。數值計算中,模擬物體移動和固體粒子運動軌跡的運算 過程是分開計算的,兩者必須以相同時間的結果互相配合,在此過程中,運用 影像編輯軟體錄製視覺化範圍內固體粒子運動之電影檔。

2.將固體粒子之運動軌跡動畫與圖 2-2 物理模式圖中氣流場之動畫結合,則可顯 示固體粒子在流場中的飛行軌跡。如圖 3-18 之(a)、(b)、(c)、d)、(e)、(f)、

(g)、(h)、(i)為流場中固體粒子與氣流之運動情形。氣流場及固體粒子飛行 Coordinate-Surface 功能將流場中一截面上濃度隨時間變化之情形顯示出 來,並錄製流場中各暫態時間之濃度變化,最後製作成流場中濃度擴散的動

圖 3-17 固體粒子運動軌跡

(a) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 1

(b) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 2

(c) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 3

(d) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 4 圖 3-18 固體粒子與氣流之運動情形

(e) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 5

(f) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 6

(g) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 7

(h) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 8 圖 3-18 固體粒子與氣流之運動情形

(i) 流場中固體粒子與氣流之運動情形 9

圖 3-18 固體粒子與氣流之運動情形

輸出數值計

圖 3-20 時間 1 秒之濃度分布圖

子,指定空氣粒子之顏色將會隨著所經過位置之濃度而改變,藉此模擬空 氣粒子於流場中流動時受濃度污染程度。如圗 3-21 所示為依上述方法,在 流場中放置數顆空氣粒子,流動時顏色隨濃度改變之情形,氣流污染之程 度可由其顏色的改變辨別,白色為氣流場。

圖 3-21 隨濃度改變顏色之空氣粒子

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