Túnel de Viento Virtual

Presentación del tema: "Túnel de Viento Virtual"— Transcripción de la presentación:

1 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)

2 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.

3 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.

4 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

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

6 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.

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

8 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

9 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

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

11 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

12 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.

13 Pre-processor development

14

15

16

17

18

19

20

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

22 Elementos usados en al solución
BuGLe FFMpeg Felix Feng

23 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:

24 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:

25 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:

26 Solución integrada

27 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.

28 Trabajo en Uniandes: aplicación colaborativa y Render paralelo

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

30 Arquitectura de la Aplicación
Basada en ParaView

31 Arquitectura de la Aplicación
Basada en VTK

32 Arquitectura de la Aplicación
Caso de Uso

33 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

34 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

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

36 Proceso ejecución aplicaciones: ParaView
Cargar archivo .foam

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

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

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

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

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

42 Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid
Control de Venues

43 Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid
Ventana de Vídeo

44 Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid
Ventana de control de simulación

45 Proceso ejecución aplicaciones: Access Grid
Simulación tomada del ServerManager

46 Proceso ejecución aplicaciones: VTK
Lanzar Aplicación

47 Proceso ejecución aplicaciones: VTK
Aplicación lanzada sin cargar objeto

48 Proceso ejecución aplicaciones: VTK
Aplicación lanzada objeto cargado