XVI школа-семинар "Информационные технологии в задачах математического моделирования"
Представляется актуальным перевод работающих программ, разработанных на платформе DOS, под платформу Win32. На этой платформе имеются встроенные драйверы для программирования трехмерной графики, создания многопоточных программ, которые полностью используют ресурсы многопроцессорных систем, а также встроенные драйверы для обмена данными по сети, например, при распределенных вычислениях с использованием нескольких машин. Результаты работы имеют большое прикладное значение при расчете топок котельных агрегатов, так как ускоряют программные вычисления в несколько раз в зависимости от используемых ресурсов. Разработанный программный комплекс получил название Fire 3D и состоит из трех приложений: Mesh Creator – для создания расчетных сеток трехмерных геометрий, Flow Searcher – для расчета турбулентных течений с возможностью применения двухфазного метода для газа и частиц угля для расчета коэффициента шлакоулавливания, Data Vision – для визуализации конечного результата вычислений.
Программа расчета Flow Searcher была запрограммирована с применением технологии «текстовой консоли», разработанной средствами быстрой разработки приложений Delphi RAD со стандартными графическими элементами управления Windows, как альтернатива набору в командной строке. Консоль обеспечивает наличие команд управления приложением и специально изготовленного командного интерпретатора, понимающего около 15 команд для пакетных расчетов нескольких топок по очереди без вмешательства оператора. Благодаря наличию элементов управления Win32 намного проще управлять процессом вычисления и можно производить непосредственную запись макросов, сохранять их на диск для последующего выполнения.
Результаты расчетов значений температур, скоростей и прочих характеристик программой Flow Searcher в топке котла, полученные на основе комплексной математической модели, предложенной в [1], затем визуализируются программой Data Vision по усмотрению пользователя. Визуализация возможна в двух и трехмерном варианте. Трехмерная визуализация изготовлена с использованием драйверов DirectX 5.0, входящих в комплект поставки Windows, а также распространяющихся отдельно через интернет или на компакт-дисках. Приложение универсально и может отображать любое количество двух- или трехмерных характеристик, рассчитанных на шахматной сетке и записанных в файл в специальном для Data Vision формате. Характеристики могут быть в скалярном или векторном виде. Имеется возможность включения черно-белого режима отображения для нецветных принтеров и публикаций.
На основе расчетной сетки строятся плоскости соответствующие наружным видимым ячейкам, закрашенные под цвет, соответствующий величине отображаемого параметра в данной ячейке. Данный алгоритм отображения без использования текстур существенно замедляет работу драйверов DirectX и не дает возможность использовать всю мощь современных видео карт с ускорителями трехмерной графики на чип сетах 3DFX, TNT, Savage и т.п., но ускоряет разработку приложений визуализации данных расчета для конкретных задач. Под каждый вид вычислений необходимо создать соответствующую динамическую библиотеку DLL (Dynamic Link Library). Программный комплекс содержит две библиотеки для двух- и трехмерных вычислений на неравномерных шахматных сетках. Например, если файл будет содержать данные, рассчитанные на другом виде сеток, то для отображения создается новая DLL. Библиотеки подключаются автоматически в зависимости от открываемого файла, так как название библиотеки заложено в формат файла данных. На данном этапе исследуется возможность формирования плоскостей на основе нескольких смежных расчетных ячеек с одинаковыми углами наклона к осям X, Y, Z, на которые имеет смысл накладывать текстуры с аппроксимированной цветовой закраской. Это увеличит качество изображения и повысит производительность драйверов DirectX приблизительно в 5 – 10 раз.
Литература
1.Бубенчиков А.М., Старченко А.В. Численные модели динамики и горения аэродисперсных смесей в каналах. Томск, Изд-во Томск. ун-та, 1998, 236 с.