关键词:
海洋流场
信息熵
自适应步长
流线放置
数值积分
摘要:
海洋流场的流线构造与放置对于认识和理解海洋流场具有重要意义。在流线绘制过程中,积分步长的选择至关重要,能够直接影响流线放置效果。固定步长算法由于无法适应曲率不断变化的情形往往不被采用,以往自适应步长流线算法存在自由度低以及多尺度适用性差的问题。针对上述问题,本文首次将信息熵引入到步长计算中,提出了信息熵控制的海洋流线自适应步长算法。该算法首先通过计算流场信息熵得到熵场,然后依据熵值大小将流场划分为高熵区域和低熵区域,并为每个积分点赋予新的步长,使得流场可以根据变化剧烈程度自适应调整步长大小,即高熵区域(变化剧烈的区域)步长较小,低熵区域(变化平缓的区域)步长较大。实验结果表明,本文算法能够显著增加变化剧烈区域的积分点数目和流线条数,更好地绘制特征处的流线细节,同时在不会影响放置效果的前提下减少了非重要区域的积分点数目和流线条数以提高计算效率,相比以往自适应步长算法显著提高了步长调节的自由度以及尺度适用性,可以应用于不同尺度的海洋流场。