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AVS在工程中的应用

—— AVS给你一个全新的视觉效果

  engineering.zip（351KB）

一．更快，更交互的工程设计过程

从航空航天和自动化工业，到玻璃制造业和半导体设计，工程师们需要看到对其努力关键的物理效应，客户3维可视化就变成一个非常宝贵的工具，它可以看到其它工具无法看到的过程，而在可视化软件通用以前，显示只能通过图象。

可视化描述微小对象或迅速移动的流体，可以帮助工程师比使用其它方式更快的理解过程，更迅速的识别变化和更容易辩识模式。在高精度环境下，技术人员通过比较大量数据和电子融合图像的模拟来获得重要的洞察力。

基于使用AVS/Express，工程师可以用模拟模型把生成的海量数据转换成为图像，曲线图或者对万维网浏览的VRML。 AVS/Express简化了可视化工程数据的软件开发过程，这是由于AVS有助于迅速、简易和精确地建立国际通用的应用。

AVS/Express使设计过程现代化和合理化。设计工程师通过使用由多种数据来源收集的2维和3维图像，看到并理解他们提出的设计变化的效果。这样的可视化工具能帮助工程设计队伍更好地理解复杂结果，并提供巨大的竞争优势，尤其是在迅速增长的应用方面，例如： 电子设计自动化（EDA） 计算机辅助工程（CAE） 制造工程 自动化试验和测量

二．与工程需求极相配的特色

AVS/Express的许多特色对设计工程师和研究人员是特别有用的。这些特点保证了可视化应用将会变得灵活、精确、和简单，并能处理大量的复杂的数据集合。它是很好地满足工程师需求的工程化系统。

1．可视化程序 — 利用叫网络编辑器的可视化程序系统来构筑应用。系统的每个部分用一个矩形框显示在计算机（工作站）显示器上。在每个框的边上的彩色端口表示数据和控制参数是如何进入到每个功能中去或者从功能中出来。宏很容易建立和存贮在库中以便再使用。网络编辑器使你可以灵活地修改你的应用，无需停顿、再编译和重新启动。

2．预组建部件 —AVS/Express为可视化技术提供200个以上标准模块，满足范围广泛的应用要求。

3．客户图形使用者界面 — 从一组套件，例如按钮、菜单、选项列表、滑动条、标尺和图形框，来设计新的图形使用界面。

4．建立新的使用程序 — 工作存贮提供像代码输入，用户程序开发和产生的临时样本代码，极大地缩短了应用程序的开发时间。 　

5．解决方案的部署 —利用ASCII文件描述的网络应用，可便于AVS/Express使用者共享可视化应用。你可以通过许多途径发布AVS/Express的应用，包括独立输入，用户可执行的运行，图形工程数据网络（Web网）服务器。AVS/Express给开发者以高速、功能强的可视性去建立他们自己的应用。它丰富的，面向对象的，多平台的开发环境，应用了可视化编程和一些最先进的显示技术。

6．大量数据可视化 — 使用单独的存储管理技术，使AVS/Express能高速、高效地分析大量数据集合。

三．AVS的经验与承诺

AVS公司是由提供面向对象的可视化应用软件开发工具和可视化数据分析产品，以指导世界范围的研究实验室和工程公司方面领先的先驱者发展起来的。下面仅仅是AVS在工程客户项目中得到应用的几个例子。

1．AEA技术公司：描述流体特性

流体力学计算（CFD）是在一个特定环境下的流体特性的研究，它是在CAE范围内增长最快的部分之一。它可应用到几乎全部工业部门，包括从食品加工、水文处理到汽车空气动力学、气体涡轮机设计和航空航天。AEA技术公司是一个以英国牛津为基础的范围广泛的科学和工程服务业，是最大的CFD软件提供者和这方面的国际市场咨询公司。它的软件可以模拟几乎任何类型的流体流动和热交换过程，该软件使用AVS软件作为其重要的后处理器，使其用户得到效果最好的视图和解释其结果的动画工具。

AEA技术员CFD软件开发者David Clayworth报告说：“我们使用AVS软件的主要原因是给我们许多可视化技术和一个可移植的功能强大的图形可视化。” “它还提供给我们写简单的用户界面的功能。”AEA的软件帮助全世界500家以上的工业公司，通过计算机模拟，快速、可靠地预测流体的过程特性。无论他们是帮助其客户改善一个内部焚化炉的控制和操作，还是研究一个电站的气体涡轮机叶片的热交换和结构，主要部分是AVS的可视化软件和3维图形可视化。Clayworth说：“当我们转而使用AVS时，突然，我们大量的图形产生一个质量的跳跃。这令人印象非常非常深刻。”

2．CIRA — 科学的可视化组：意大利航空航天研究中心的新方法

在意大利航空研究中心(CIRA)科学可视化组，基于使用专有的图形库、C程序语言和通用的用户界面工具包的传统方法，开发可视化系统已有数年。CIRA使用AVS/Express产品来建立现两个下一代的流动分析的可视化系统。由于其较大的灵活性，他们将给意大利和欧洲航天工业的研究员和工程师，提供应用范围广泛的服务。科学可视化组负责人Paolo Leoncini说：“选择AVS/Express作为我们的开发工具是一次真正的革命。” “使用AVS，通过组合创新的数据显示和可视化技术，我们的产品将提供真实的、科学的增值。”AVS/Express允许更宽广的数据源，并且设计来处理海量信息。CIRA的产品大多数被用于初步设计阶段，这时，种种模拟数值分析要比在风洞数据的综合要详细得多。

Leoncini说：“在初步开发阶段，使用AVS/Express允许对新想法进行快速核查。这样开发者可以从很多应用开发的方法中进行选择。建立应用变得具功能强大、对系统机理有较少控制的实际灵活性。同时，AVS/Express允许我们集成模块并设计几乎是交互式的用户界面。这样缩短了开发时间，并使我们更容易维护我们的应用代码。”

3．技术模拟联合公司：芯片制造者可以看见制造过程

早在15年以前，技术模拟联合公司（TMA）已经提供了物理模拟软件去支持集成电路的设计和制造。过程中固有的复杂性已经发展为不再只是有效地使用实验技术。为了从实验性数据中提高他们的性能，所有主要半导体制造者都使用过程和设备模拟程序。TMA的技术计算机辅助设计软件（TCAD）使工程师们在设计过程中的更早阶段，就集中精神于产品性能、制造的可能性和可靠性。这些程序极大地减少设计时间和费用，影响设计能力和最后获得更快占领市场的产品。但是，当集成电路缩减几何尺寸时，设计物理学对电路性能的影响增加了。在“深亚微层”上理解这些效应是新电路设计成功的关键。现在，使用由AVS/Express开发的TMA可视化，设计物理学家可以看到3维的模拟结果。

TMA的系统应用部经理Tony Slocum说：“我们需要一条开发3维模拟结果可视化的途径。” “我们选择了AVS，因为它比其它产品更加应用自如。还有，AVS/Express给我们提供了我们需要的能力，模拟产生的一些文档达到纯数据28MB之多！”Slocum说：“而且，我们需要完全的可视化软件嵌入我们的环境。围绕这个可视化工具我们完全安装了我们的界面。TMA可视化操作像一个例行程序库一样，使用者只需简单地选择他们需要的选项即可。”

四．AVS/Express 一种突破性的技术

1．优点

1) 设计工程师和技术人员

• 以更好的分析解释来改善设计方案
• 通过从几个同时获得的数据源中融合数据来用多种方法分析信息
• 制定更确定的设计估计，减少物理（试凑）测试的需要
• 运用易用的交互式可视化能力来浏览研究数据

2) 应用开发者

• 以使用了强大的3维图形、图像和在线图形显示的现成产品，高品质的应用，更快的获得市场，
• 在用户和软件开发工程师之间提供多次协调
• 容易地把高档的可视化性能组合到新的或已存在的应用中去
• 在internet/intranet上通过WWW和VRML界面发布新技术
• 支持UNIX/Motif和Windows 95/NT，分布式的和多平台环境
• 为工程师提供一种易用的根据使用者的情况特别设计的菜单式选项的图形前端处理
• 提高了作为研究开发的应用开发（迅速的再扩展能力）
• 以图形界面的方式影响现存代码库
• 影响高层可视化和GUI部分（相对于低层图形库）
• 通过AVS专业机构进行咨询、培训、项目管理

2．特性

1) 图形和交互

• 去掉隐藏线和光线明暗变化的透视视图
• 通过新的使用Open GL 的3维硬件获得好处
• 全鼠标操作，包括视图鼠标操作
• 对称平面，镜像和具有角度偏置的重复数据值
• 颜色图和每个对象的局部而不是全局的坐标转换
• 通过时空的动画
• 位移动画
• 多窗口
• 交互下的简化对象的动力学替换
• 矢量Postscript及大量标准图像格式

2) 数据分析

• 对抽取场值的探查
• 在新的网格上插值和数据的重新采样
• 量值、梯度、旋度等计算新的量或从矢量中衍生出的属性
• 基于网格连接的外边缘或外表面的提取
• 离散数据的网格化，变成均匀的网格或三角形或四面体网状结构
• Runge-Kutta3阶自适应逐步算法和质点积分
• 用表达评估对节点／网格数值的计算

3．可视化操作

• 在任意平面上的速度矢量图和等值图
• 具有动画标记的彩色的流线显示出流动的方向
• 根据任何分析结果变量着色的图形
• 检查网状结构的表面网格图和分块结构图
• 便捷的曲线图
• 用任何分析变量给等值的3维表面着色
• 用第2种颜色画图等容量图—即根据门限值包围的空间，
• 切面—即通过3维模型揭示内部值的的任意切面
• 截面—可创建剖面模型的任意截面
• 雕刻—可以用任意的几何对象表示的3维离散数据或采样点
• 三维固体等值面—任何3维几何数据的充色等值面
• 等值线—具有透视性的3维剖面上的等值线
• 显示在2维和3维旋度中的流线的流带
• 显示在一个矢量场中运动质点的动画
• 基于网格材料特性的部件分解图

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