Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

4
(2)

今天,带来Matlab中,使用streamribbon函数根据向量三维体数据生成三维流带图的教程。前面,我们有讲过《Matlab streamslice切片平面流线图函数》以及《Matlab使用streamparticles绘制流粒子》。这些都属于Matlab流线图函数相关的范畴。

本文主要讲解streamribbon函数的常见用法、语法说明、使用流带指示流动情况、使用预先计算的数据指示流动情况、有扭曲角度的流带、圆锥图和流带图的组合等用法。

Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

下面,我们首先给出Matlab中关于streamribbon函数的帮助文档如下:

>> help streamribbon
 streamribbon  3D stream ribbon.
    streamribbon(X,Y,Z,U,V,W,STARTX,STARTY,STARTZ) draws stream
    ribbons from vector data U,V,W. The arrays X,Y,Z define the
    coordinates for U,V,W and must be monotonic and 3D plaid (as if
    produced by MESHGRID). STARTX, STARTY, and STARTZ define the
    starting positions of the streamlines at the center of the
    ribbons.  The twist of the ribbons is proportional to the
    curl of the vector field. The width of the ribbons is
    calculated  automatically.
 
    streamribbon(U,V,W,STARTX,STARTY,STARTZ) assumes
       [X Y Z] = meshgrid(1:N, 1:M, 1:P) where [M,N,P]=SIZE(U).
 
    streamribbon(VERTICES,X,Y,Z,CAV,SPEED) assumes precomputed
    streamline vertices, curl angular velocity, and flow
    speed. VERTICES is cell array of streamline vertices (as if
    produced by stream3). X,Y,Z, CAV and SPEED are 3D arrays.
 
    streamribbon(VERTICES,CAV,SPEED)  assumes
       [X Y Z] = meshgrid(1:N, 1:M, 1:P) where [M,N,P] = SIZE(CAV).
 
    streamribbon(VERTICES,TWISTANGLE) uses the cell array of
    vectors TWISTANGLE for the twist of the ribbons (in
    radians). The size of each corresponding element of VERTICES
    and TWISTANGLE must be equal.
 
    streamribbon(...,WIDTH) sets the width of the ribbons to be
    WIDTH.
 
    streamribbon(AX,...) plots into AX instead of GCA.
 
    H = streamribbon(...)  returns a vector of handles (one per
    start point) to SURFACE objects.
 
    Example 1:
       load wind
       [sx sy sz] = meshgrid(80, 20:10:50, 0:5:15);
       daspect([1 1 1])
       h=streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
       axis tight
       shading interp;
       view(3);
       camlight; lighting gouraud
 
    Example 2:
       load wind
       [sx sy sz] = meshgrid(80, 20:10:50, 0:5:15);
       daspect([1 1 1])
       verts = stream3(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
       cav = curl(x,y,z,u,v,w);
       spd = sqrt(u.^2 + v.^2 + w.^2);
       h=streamribbon(verts,x,y,z,cav,spd);
       axis tight
       shading interp;
       view(3);
       camlight; lighting gouraud
 
    Example 3:
       t = 0:.15:15;
       verts = {[cos(t)' sin(t)' (t/3)']};
       twistangle = {cos(t)'};
       daspect([1 1 1])
       h=streamribbon(verts,twistangle);
       axis tight
       shading interp;
       view(3);
       camlight; lighting gouraud
 
    Example 4:
      xmin = -7; xmax = 7;
      ymin = -7; ymax = 7;
      zmin = -7; zmax = 7;
      x = linspace(xmin,xmax,30);
      y = linspace(ymin,ymax,20);
      z = linspace(zmin,zmax,20);
      [x y z] = meshgrid(x,y,z);
      u = y; v = -x; w = 0*x+1;
 
      daspect([1 1 1]);
      [cx cy cz] = meshgrid(linspace(xmin,xmax,30),linspace(ymin,ymax,30),[-3 4]);
      h2=coneplot(x,y,z,u,v,w,cx,cy,cz, 'q');
      h2.Color = 'k';
 
      [sx sy sz] = meshgrid([-1 0 1],[-1 0 1],-6);
      p = streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
      [sx sy sz] = meshgrid([1:6],[0],-6);
      p2 = streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
      shading interp
 
      view(-30,10) ; axis off tight
      camproj p; camva(66); camlookat; camdolly(0,0,.5,'f')
      camlight

常见用法

streamribbon(X,Y,Z,U,V,W,startx,starty,startz)
streamribbon(U,V,W,startx,starty,startz)
streamribbon(vertices,X,Y,Z,cav,speed)
streamribbon(vertices,cav,speed)
streamribbon(vertices,twistangle)
streamribbon(...,width)
streamribbon(axes_handle,...)
h = streamribbon(...)

语法说明

streamribbon(X,Y,Z,U,V,W,startx,starty,startz) 从向量三维体数据 U、V 和 W 绘制流带。

数组 X、Y 和 Z 用于定义 U、V 和 W 的坐标,它们必须是单调的,无需间距均匀。X、Y 和 Z 必须具有相同数量的元素,就像由 meshgrid 生成一样。

startx, starty 和 startz 定义流带的起始位置(中心处)。

条带的扭曲度与向量场的旋度成比例。条带的宽度将会自动计算。

streamribbon(U,V,W,startx,starty,startz) 假定 X、Y 和 Z 由以下表达式确定

[X,Y,Z] = meshgrid(1:n,1:m,1:p)

其中 [m,n,p] = size(U)。

streamribbon(vertices,X,Y,Z,cav,speed) 使用预先计算的流线图顶点、旋转角速度和流速。vertices 是流线图顶点的元胞数组(就像由 stream3 生成一样)。X、Y、Z、cav 和 speed 是三维数组。

streamribbon(vertices,cav,speed) 假定 X、Y 和 Z 由以下表达式确定

[X,Y,Z] = meshgrid(1:n,1:m,1:p)

其中 [m,n,p] = size(cav)。

streamribbon(vertices,twistangle) 将包含向量 twistangle 的元胞数组用于条带的扭曲度(以弧度为单位)。vertices 和 twistangle 的每个对应元素的大小必须相等。

streamribbon(…,width) 将条带的宽度设置为 width。

streamribbon(axes_handle,…) 将图形绘制到句柄为 axes_handle 的坐标区对象中,而不是当前坐标区对象 (gca) 中。

h = streamribbon(…) 将句柄(每个起始点一个句柄)向量返回到 surface 对象。

使用流带指示流动情况

使用流带指示数据集中的流动情况。

load wind
[sx,sy,sz] = meshgrid(80,20:10:50,0:5:15);
streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
axis tight
shading interp
view(3);
camlight
lighting gouraud
Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

使用预先计算的数据指示流动情况

使用预先计算的顶点数据、旋转平均速度和速度指示流动情况。

load wind
[sx,sy,sz] = meshgrid(80,20:10:50,0:5:15);
verts = stream3(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
cav = curl(x,y,z,u,v,w);
spd = sqrt(u.^2 + v.^2 + w.^2).*.1;
streamribbon(verts,x,y,z,cav,spd);
axis tight
shading interp
view(3);
camlight; 
lighting gouraud
Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

利用预先计算的数据,您可以使用从单一数据源计算的值之外的值。在这种情况下,相对于上一示例,速度按照因子 10 下降。

有扭曲角度的流带

指定流带的扭曲角度

t = 0:.15:15;
verts = {[cos(t)' sin(t)' (t/3)']};
twistangle = {cos(t)'};
streamribbon(verts,twistangle);
axis tight
shading interp
view(3)
camlight 
lighting gouraud
Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

圆锥图和流带图的组合

创建三维数组和圆锥图。

xmin = -7; xmax = 7;
ymin = -7; ymax = 7; 
zmin = -7; zmax = 7; 
x = linspace(xmin,xmax,30);
y = linspace(ymin,ymax,20);
z = linspace(zmin,zmax,20);
[x,y,z] = meshgrid(x,y,z);
u = y; 
v = -x; 
w = 0*x+1;
[cx,cy,cz] = meshgrid(linspace(xmin,xmax,30),...
   linspace(ymin,ymax,30),[-3 4]);
h = coneplot(x,y,z,u,v,w,cx,cy,cz,'quiver');
set(h,'Color','k');
Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

绘制两组流带图。然后,定义视图和光照。

[sx,sy,sz] = meshgrid([-1 0 1],[-1 0 1],-6);
streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
[sx,sy,sz] = meshgrid([1:6],[0],-6);
streamribbon(x,y,z,u,v,w,sx,sy,sz);
shading interp
view(-30,10) 
axis off tight
camproj perspective
camva(66)
camlookat 
camdolly(0,0,.5,'fixtarget')
camlight
Matlab使用streamribbon绘制三维流带图

共计2人评分,平均4

到目前为止还没有投票~

很抱歉,这篇文章对您没有用!

让我们改善这篇文章!

告诉我们我们如何改善这篇文章?

本文来自转载,原文出处:MathWorks官网,由古哥整理发布

如若转载,请注明出处:https://iymark.com/program/matlab-function-streamribbon.html

发表评论

登录后才能评论
本站APP
本站APP
分享本页
返回顶部