美在流动中-记美国休斯顿大学陈国宁博士访问实验室并作学术报告

6月19日美国休斯顿大学陈国宁博士访问浙大CAD&CG国家重点实验室并作报告。报告由实验室黄劲老师主持。陈国宁老师介绍了矢量场在各种流体动力系统的研究中都被广泛地应用。利用矢量场分析工具可以用来处理计算流体动力学，汽车和飞行器设计系统，气象、海洋等研究系统产生的海量的矢量数据。

陈老师表示流体动力学的一些特征，比如stagnant points和re-circulating flows对于领域专家来说是最显著的流场特征。而矢量场的拓扑结构的计算是一种有效方法，可以检测这些特征及其连通性，同时将流场分割成更小的便于检测的区域。

图1：使用基于几何方法生产的矢量场Morse联通图。其中绿色表示源点区域，

蓝色表示鞍点区域，红色表示汇点区域。

  图2：冷却罩中流场模拟的结果，颜色编码方案与上图一致。

陈老师展示了利用Morse分解得到矢量场的拓扑结构。与传统的基于微分定义的矢量场结构相比，Morse分解对于数据采集和数值计算过程中引入的错误和不确定性更加鲁棒。从而可以得到更稳定的结果。

陈老师介绍了如何利用矢量场的分析来完善各种设计以及控制，包括以矢量场作为输入的计算机图形学应用，比如纹理合成，非真实感绘制，几何造型与处理，计算机动画等。并展示了流场设计与控制的一些成果。

 图3：二维时变矢量场的可视化并与非真实感绘制相结合

 最后，陈老师指出了流场领域的一些有价值的研究方向：

1. 1.三维流场的研究
2. 2.时变流场的拓扑结构
3. 3.大数据的流场研究
4. 4.流场研究中的不确定性可视化

会后与实验室师生交流过程中，陈老师对比了直观的流场可视化与计算拓扑结构可视化的不同之处。

陈老师表示流场的研究很多是应用驱动的，但是他同时也研究了许多理论的问题，可以为后来的研究提供思路。

陈老师和黄劲老师同时表示理论与数学基础的重要性，陈老师风趣地说：“多听点数学课没有坏处”。