1.一种三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)基于读入的空间风场数据形成空间网格场;
(2)在网格场内随机生成多个风场粒子并初始化,且生成粒子管理器以存储粒子的移动轨迹、步长和生命值,所述移动轨迹记录粒子各个时刻的位置;
(3)当粒子当前时刻的步长不超过最大步长且生命值小于生命周期时,基于当前时刻的位置利用三线性插值法计算粒子当前时刻的速度,基于当前时刻的位置和速度计算下一时刻的位置,并将下一时刻的位置存入粒子管理器的移动轨迹存储器中,且使步长和生命值加一;反之则标记粒子死亡并删除死亡粒子;基于当前时刻的位置通过插值法计算当前时刻的速度具体包括:(3.1)基于粒子的当前时刻的位置确定该粒子所属空间网格的索引值;
(3.2)基于索引值确定所属空间网格的八个顶点的速度值分量,并通过插值法基于当前时刻的位置和速度值分量计算该粒子的当前时刻的速度;
(4)按一定时间间隔重复执行步骤(3),依据各个时刻每一粒子的移动轨迹存储器中存储的位置,绘制出不闭合多线段并刷新;
步骤(4)具体包括:
(4.1)利用可视化工具VTK,在每一个时刻,依据每一粒子的粒子管理器中的移动轨迹存储器,绘制出不闭合多线段,将所有的线段集合成一个Actor对象;
(4.2)在各个时刻,刷新Actor对象,使得不闭合多线段流动起来,以对三维空间风场进行动态渲染显示。
2.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,步骤(1)具体包括:根据读入的数据形成带有序号的空间网格场,对网格场的行、列和高度层进行标号,以通过标号对空间网格场进行索引。
3.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,在步骤(2)中,对风场粒子初始化包括通过随机函数产生各个风场粒子的当前时刻的位置、步长和生命值的初始值。
4.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,在步骤(3.1)中,根据以下式子获取该粒子所处的空间网格索引:其中Ri、Ci、Hi分别表示该粒子所处网格的行索引、列索引和高度索引;X0、Y0、Z0分别表示空间场网格的经度、纬度和高度的最小值;Dx,Dy,Dz表示单位网格的长度、宽度和高度,且Dx,Dy的值相同,Dz是根据源数据的不同气压层进行相应调整的。
5.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,在步骤(3.2)中,通过以下式子用三线性插值法计算粒子的当前时刻的速度:其中,P为计算的当前时刻的速度,(x,y,z)为粒子初始位置的坐标,W0至W7为八个顶点的权值,VP0至Vp7为八个顶点对应的速度值分量。
6.根据权利要求1所述的三维空间风场动态模拟方法,其特征在于,在步骤(3)中,删除死亡粒子包括删除死亡粒子的粒子管理器。