Túnel de Viento Virtual Grupo de Investigación Mecánica Aplicada (Universidad EAFIT), Grupo de Investigacion IMAGINE (Universidad de Los Andes), Advance Man Machine Interface (AMMI) Laboratory (University of Alberta), Grupo de Investigación en Realidad Virtual (Universidad EAFIT)

Introduction Computational Fluid Dynamics (CFD) is the computed aided analysis of the behaviour of flow parameters in a fluid continuum. CFD simulations are highly dependent on the correct setting of initial conditions.

The gap generated by the solving process, creates a considerable delay before any assessment is done on the design. The user could not determine if an error had occurred before the whole simulation was finished.

design modifications ($, Time)‏ Motivation ...About available resources. design modifications ($, Time)‏ Positive Impact of Resource Maximization Good decisions taken Conceptual phase Detailed design Final characterization Initial design process

Virtual Wind Tunnel The virtual wind tunnel is a joint effort of several research groups around the world working in a true collaborative fashion.

Real time visualisation: Motivation Understanding the variation of parameters in a simulation is an interactive task. Long simulation times (from minutes, hours or days) restrict interaction to a minimum. “What if” scenarios will allow designers and scientist to explore new design possibilities. Construction of real-time visualisation system will help interpretation of field structures.

CFD Simulation Flow CAD Model CAD Conversion Boundary Conditions Scanned Object Mesh Generation Mesh to OpenFOAM Solution Server OpenFOAM

Visualization Toolkit - VTK Allow3D vis & image processing Hundreds of algorithms Object oriented (C++)‏ Other language bindings for RPD (Tcl/Tk, Python, Java)‏ Unix/Linux, Windows Threads, MPI support Active user community Open source www.kitware.com/vtk.html

Objectives To build a software and hardware infrastructure that allow scientific experimentation in a collaborative virtual environment over complex CFD simulations. Specific Objectives Fluid flow simulations Parallel mesher. Strategy for the interactive control and steering of the simulation Infrastructure in terms of computers, networks, software, and communication 3D Interaction immerse environments Collaborative visualisation environment

Interactive CFD Methodology CFD User needs vs. Interactive CFD User needs. “Control” is the Key!

Non Interactive CFD User needs Set Interactive CFD User needs Set Interactive CFD Methodology Non Interactive CFD User needs Set Interactive CFD User needs Set Pre-processing: Geometry Definition Discretization Information Boundary Conditions Selected physical Model Selected numerical methods Solver Constrains Solving: An adequate and accurate solver Post-Processing: Selected data for display Viewpoint and Scales Geometrical: Positioning Orientation Size Shape modifications Addition-Subtraction Physical: Fluid Properties Boundary Conditions Timestep of the Simulation. Starting/Stopping of the Simulation. Control mean

Pre-processor development Paraview Plugin for interactive scenario definition (Solution server application) Process: User scenario definition/VWT pre- processor integration. Results: Graphical scenario set-up and preprocessing VWT file. Voxel based pre-processor implementation/adaption. Pre: Netgen and ParaVoxel software. Process: OpenFOAM-ParaVoxel integration. Results: Full hexa-skewed meshes. Skewed-Hexa Mesh boundary morphing. Pre: OpenFOAM non structured Hexa mesh. Process: Boundary adaption. Results: Full hexa-geometry adapted meshes.

Pre-processor development

The pipeline structure and the geometrical data is transformed into a preprocessing file suitable for the VWT application.

Elementos usados en al solución BuGLe FFMpeg Felix Feng

BuGLe Utilidad para depurar programas OpenGL Su arquitectura permite “interceptar” los llamados entre la aplicación y el API de OpenGL Es open source y puede ser extendido mediante “plugins” Web: http://www.opengl.org/sdk/tools/BuGLe/

FFMpeg Utilidad que permite convertir entre formatos de video Funciona por línea de comandos. Estos puede leer de streams y escribir a un destino rtp Web: http://ffmpeg.org/

Feng y Felix Feng es un servidor de streaming de video diseñado para cumplir con los estándares de la IETF. Soporta: Audio: MPEG-1/2 Layer I/II/III, Vorbis, AAC Video: MPEG-1/2, MPEG-4 Part 2, MPEG-4 Part 10 (H.264), H.263, Theora Felix es un “multiplexador” de streams de audio y video en tiempo real Web: http://live.polito.it/projects

Solución integrada

Estado actual y futuras mejoras Se utlilizó la última versión de FFMpeg con soporte de h264. La calidad del streaming generado es impresionante. La latencia es aceptable (alrededor de ½ seg) Algunas cosas por mejorar: Los FPS alcanzados son bajos (15-25) Cuando suben los FPS sube la latencia, y lo que es peor, el flujo de video se descincroniza. FFMpeg es el cuello de botella.

Trabajo en Uniandes: aplicación colaborativa y Render paralelo

Plan de trabajo Arquitectura de la aplicación Tecnologías Usadas AccessGrid VTK ParaView Proceso de ejecución aplicaciones Cliente AccessGrid Demostraciones

Arquitectura de la Aplicación Basada en ParaView

Arquitectura de la Aplicación Basada en VTK

Arquitectura de la Aplicación Caso de Uso

Tecnologías Usadas Todas las tecnologías usadas son de código abierto y disponibles gratuitamente AccessGrid: Herramienta colaborativa que permite transmisión de audio y vídeo ParaView: Herramienta de Visualización gratuita basada en VTK VTK: Visualization Toolkit, herramienta para visualización de datos gráficos

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Correr el servidor paralelo de ParaView con el siguiente comando: mpirun –np NUM_PROC –mca btl ^openib,udapl –mca btl_tcp_if_exclude lo – hostfile /hosts.file pvserver –server-port=1100 Conectar la GUI de ParaView al servidor ParaView

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Cargar el lector de archivos de OpenFOAM

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Cargar archivo .foam

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Distribuir la carga entre los distintos procesadores con los filtros Merge Blocks y D3

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Usar un filtro para visualización de los datos vectoriales. En este caso usaremos Stream Tracer

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView El resultado de StreamTracer es la visualización con líneas.

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView Si se añade un filtro Glyph, se pueden ver las normales de los vectores de desplazamiento

Proceso ejecución aplicaciones: ParaView El resultado del filtro Glyph son las normales de los vectores que describen el flujo.

Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid Control de Venues

Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid Ventana de Vídeo

Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid Ventana de control de simulación

Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid Simulación tomada del ServerManager

Proceso ejecución aplicaciones: VTK Lanzar Aplicación

Proceso ejecución aplicaciones: VTK Aplicación lanzada sin cargar objeto

Proceso ejecución aplicaciones: VTK Aplicación lanzada objeto cargado