可視化手法

ストリーム粒子のアニメーションの作成

ストリーム粒子のアニメーションは、流れの方向とベクトル場の速度を可視化するために役立ちます。"粒子"(ラインマーカによって表わされます)は、特定のストリームラインに沿った流れを追跡します。アニメーションの各粒子の速度は、ストリームラインに沿った任意の点でのベクトル場の大きさに比例します。

1. データ範囲にプロットの開始位置を指定

つぎの例は、適切な 開始位置を指定することによって、プロットする物体の領域を決定します。この場合、ストリームプロットは x = 100で開始され、yの範囲は20から50で、z = 5 の平面にあります。これは、完全な物体の範囲でないことに注意してください。

load wind
[sx sy sz] = meshgrid(100,20:2:50,5);

2. ストリームラインを作成して粒子のパスを表示

つぎの例は、ストリームライン(stream3, streamline)を使って、アニメーション化された粒子のパスを追跡します。これは、アニメーションに対する視覚的な内容を付加します。その他に可能なことは、ストリーム粒子の EraseMode プロパティをnoneに設定することで、これは、物体を通過する単一のパスの追跡に役立ちます。

verts = stream3(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
sl = streamline(verts);

3. ビューの定義

すべてのストリームラインは、z = 5 平面で開始されますが、らせんの値の中には、それよりも低い値のものがあります。つぎの設定は、よりはっきりとしたアニメーションのビューを提供します。

• 選択された視点(view) は、ほとんどのストリームラインとらせんを含む平面を表示します。
• データの縦横比(daspect)を [2 2 0.125] と選択すると、z方向の解像度が大きくなり、ストリーム粒子がらせん内でより見易くなります。
• axesの範囲をデータの範囲と一致するように設定し(axis)、axis boxを描画します(box)。

view(-10.5,18)
daspect([2 2 0.125])
axis tight; box on

4. ストリーム粒子の頂点を計算

最初のステップは、粒子が描画されるストリームラインに沿った頂点を決めることです。関数 interpstreamspeed は、ストリームラインの頂点に基づくデータとベクトルデータの速度を出力します。この例は、速度0.05をスケーリングして、内挿される頂点の数を増やします。

axesの DrawMode プロパティを fast に設定すると、アニメーションをより高速に実行することができます。

関数streamparticlesは、つぎのプロパティを設定します。

• Animate を10に設定して、アニメーションを10回実行
• ParticleAlignment を on に設定してすべての粒子の追跡を開始
• MarkerEdgeColor をnoneに設定して円形のマーカの面のみを描画します。アニメーションは、通常マーカのエッジが描画されないときに高速に実行されます。
• MarkerFaceColorをredに設定
• Marker を o に設定します。これは、円形のマーカを描画します。その他の選択肢は、lineの markers を参照してください。

iverts = interpstreamspeed(x,y,z,u,v,w,verts,0.05);
set(gca,'drawmode','fast');
streamparticles(iverts,15,...
    'Animate',10,...
    'ParticleAlignment','on',...
    'MarkerEdgeColor','none',...
    'MarkerFaceColor','red',...
    'Marker','o');

ストリームチューブの発散の表示

コーンプロットを使って表示されたベクトル場