定义涡流核心零部件

涡流是流数据中的一项重要功能，它在流体动力学的理论和实际研究中均非常重要。在某些情况下，必须推动（例如，促进流体混合）涡流（湍流）或减少阻力。在其他情况下，必须防止可减少升力的涡流（例如，在飞机附近）。

涡流核心是流场绕其旋转的轴线。核心可提供涡流的精确位置，且可用于区分彼此接近的不同涡旋结构。

涡流核心可视化属于基于功能的流可视化方法类别。此类别中的方法和算法将以更精简的提取方式显示流数据。通过数据中名为特征的一组相关的重要对象或结构，可描述流数据。在流体动力学涡流中，冲击波、分离线和连接线等均属于此类特征。由于只有一小部分数据相关且这些特征可高度概述特征，因此可以大量减少数据。这可实现大量流体模拟数据的交互可视化。

涡流核心提取算法需要速度场和三维区域来生成表示涡流核心的多义线。它具有三个过滤参数，用于过滤出不需要的涡流核心。

涡流有多个不同的定义，同样也有多个不同的涡流检测算法。这些定义基于或高或低的特定场值，例如：高涡旋幅值，高螺旋幅值或低压值。但是，对于哪些值过高或过低，没有统一接受的阈值。

特征的定义通常为隐式定义，因为它们为并行特征。但是，通过由 Peikert 和 Roth [137]、[138] 提出的并行矢量运算符，可获得精确的数学定义。此运算符是两个矢量场的初级运算，又可定义和计算矢量或标量场的全局线型特征。并行矢量运算符可以扩展到非稳态场。优势包括：

• 比较特征定义
• 重用算法和实现

并行矢量运算符使得特征定义可与实际实现分开进行。按照 Roth 和 Peikert 所述以及各种线型特征，运算符可以实现算法以提取以下内容：

• 涡流核心线
• 分离线或连接线

Simcenter STAR-CCM+ 使用并行矢量运算符来实现 Sujudi 和 Haimes [140]、[136] 提出的涡流核心提取的特征矢量方法。根据这些作者所述，当雅可比（速度梯度矩阵）具有特征值的共轭复数对时，存在旋转运动。有关并行矢量运算符如何应用于特征矢量方法的描述，请参见 Peikert 和 Roth [139]、[137] 以及 Roth [138] 的论文。

要创建涡流核心：