風(fēng)洞模型表面壓力分布三維顯示技術(shù)

摘要：風(fēng)洞模型表面壓力分布三維圖形顯示系統(tǒng)采用Visual STudio 軟件開發(fā)，通過讀取X 格式的模型文件，設(shè)置模型表面壓力孔分布點(diǎn)位置，導(dǎo)入試驗(yàn)中測量壓力的原始數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行顏色設(shè)置，并對模型表面壓力進(jìn)行圖形繪制著色處理。該系統(tǒng)能夠較好地展示出模型表面壓力數(shù)據(jù)分布，使用人員能夠直觀觀察出模型表面壓力的大小。

關(guān)鍵詞：壓力分布；三維顯示；顏色渲染

0 引言

在風(fēng)洞試驗(yàn)的測壓試驗(yàn)中，測試人員在試驗(yàn)吹風(fēng)后可得到模型表面原始壓力值數(shù)據(jù)，通過計(jì)算得二維曲線圖像。由于不能直觀觀察出模型表面的壓力，只能對模型構(gòu)造進(jìn)行大體的判斷。為了使型號單位參試人員在得到測壓數(shù)據(jù)的同時又能進(jìn)行直觀觀察，對模型表面壓力分布三維圖形顯示進(jìn)行研究。

1 應(yīng)用程序接口DirectXDirectX

由很多API 組成，按照性質(zhì)分類，可以分為顯示、聲音、輸入和網(wǎng)絡(luò)4 部分。顯示部分擔(dān)任圖形處理的關(guān)鍵，分為DirectDraw（DDraw）和Direct3D（D3D），前者主要負(fù)責(zé)2D 圖像加速，后者則主要負(fù)責(zé)3D 效果的顯示。根據(jù)實(shí)際情況，主要使用Direct3D（D3D）技術(shù)。Direct 3D 是基于微軟的通用對象模式（CommON Object Mode，COM）的3D 圖形API，是由微軟樹立的3D API 規(guī)范，其所有的語法定義包含在程序開發(fā)組件的源代碼中。

2 實(shí)現(xiàn)過程

使用Visual Studio 軟件創(chuàng)建模型顯示窗口（如圖1）、壓力數(shù)據(jù)顯示窗口和顯示設(shè)置窗口（如圖2），并添加按鈕。主界面按鈕包括“打開”、“保存”、“復(fù)位”、“平移”、“自旋”、“顯示設(shè)置”、“刪除”和“導(dǎo)入數(shù)據(jù)”等。顯示設(shè)置界面按鈕包括“法線”、“顏色孔半徑”、“顏色溶解”、“顏色對照表”等。每個窗口和按鈕都添加對應(yīng)的執(zhí)行代碼和關(guān)聯(lián)代碼。

通過初始化Direct3D 創(chuàng)建模型顯示窗口。包括4 個步驟：

1) 獲得一個IDirect3D9 接口指針。該接口用于獲得物理設(shè)備的信息和創(chuàng)建一個IDirect3D 接口，是一個代表顯示3D 圖形的物理設(shè)備的C++對象。

2) 檢查設(shè)備的技術(shù)特性（D3DCAPS9），主顯卡是否支持硬件頂點(diǎn)處理。如能支持，就能創(chuàng)建IDirect3DDevice9 接口。

3) 初始化一個D3DPRESENT_PARAMEteRS結(jié)構(gòu)實(shí)例，該結(jié)構(gòu)包含了許多數(shù)據(jù)成員允許指定將要創(chuàng)建的IDirect3DDevice9 接口的特性。

4) 創(chuàng)建一個基于已初始化好的D3dpresentparameters 結(jié)構(gòu)的IDirect3DDevice9 對象。它是一個代表顯示3D 圖形的物理設(shè)備的C++對象。

模型顯示窗口和設(shè)置窗口分別如圖1、圖2。

在模型上選取壓力孔，并給出分組號與編號。

導(dǎo)入壓力數(shù)據(jù)文件，模型顯示窗口旁壓力數(shù)據(jù)會按照組、編號、壓力值顯示，如圖3。在顯示設(shè)置里給出數(shù)值范圍的顏色、法線，以及顏色孔半徑范圍。