Flussvisualisierung

Flussvisualisierung ist der Bereich der Visualisierung, der sich mit der grafischen Darstellung von Strömungen und Fluiddynamik beschäftigt. Ziel ist es, Strömungsmuster, Geschwindigkeiten, Druckfelder und verwandte Größen verständlich zu machen, um Phänomene zu analysieren und Designentscheidungen zu unterstützen. Typische Datenquellen sind numerische Strömungssimulationen (CFD), experimentelle Messungen wie Particle Image Velocimetry (PIV) oder Laser-Doppler-Anemometrie (LDA), sowie analytische Modelle.

Zu den gängigen Visualisierungstechniken gehören die Darstellung von Vektorfeldern mit Pfeilen oder Farbvektor-Codierung, Streamlines (Pfadlinien), Streaklines und Partikelverfolgung. Es gibt Unterschiede zwischen Eulerianer und Lagrange-Ansatz: Eulerian betrachtet Felder an festen Koordinaten, Lagrange verfolgt einzelne Partikel. Farbkodierungen vermitteln Größen wie Geschwindigkeit, Druck oder Turbulenz. Spezielle Kriterien wie das Q-Kriterium oder der Okubo-Weiss-Parameter helfen bei der Identifikation von Wirbeln und Strömungsstrukturen.

Für zeitabhängige Strömungen kommen Animationen oder Sequenzen von Zeitschritten zum Einsatz, um Dynamik zu verdeutlichen. Anwendungsgebiete reichen von Luft- und Raumfahrt über Automobilbau bis hin zu Umwelttechnik, Biomedizin (z. B. Blutfluss) und Geophysik. Typische Softwarepakete sind ParaView, VisIt, Tecplot, FieldView sowie Visualisierungstools in OpenFOAM.

Herausforderungen bestehen in großen Datensätzen, Ungleichverteilung von Seed-Punkten, Interpolationsartefakten und der sinnvollen Interpretierbarkeit komplexer Muster. Eine effektive Flussvisualisierung erfordert präzise Darstellungsformen, geeignete Farbschemata und interaktive Filter, um relevante Merkmale hervorzuheben.