データの積分

pyvista.DataSetFilters.integrate_data() フィルタを使用して，データを表面上で積分します．

import pyvista
from pyvista import examples

この例では，血管内の総流量と平均流速を計算します． 境界オブジェクトは，データセット形状のプロットにのみ使用されます． 流入面は，領域をスライスして生成します．領域内に流入する流体は負の z 方向に流れるので，新しい配列 normal_velocity が作成されます．

dataset = examples.download_blood_vessels()
boundary = dataset.decimate_boundary().extract_all_edges()
inlet_surface = dataset.slice('z', origin=(0, 0, 182))
inlet_surface["normal_velocity"] = -1 * inlet_surface["velocity"][:, 2]

入口の流速を示します．

plotter = pyvista.Plotter()
plotter.add_mesh(boundary, color="grey", opacity=0.25)
plotter.add_mesh(
    inlet_surface,
    scalars="normal_velocity",
    component=2,
    scalar_bar_args=dict(vertical=True, title_font_size=16),
    lighting=False,
)
plotter.add_axes()
plotter.camera_position = [(10, 9.5, -43), (87.0, 73.5, 123.0), (-0.5, -0.7, 0.5)]
plotter.show()

pyvista.DataSetFilters.integrate_data() フィルターを使用して，総流量が計算されます． データは pyvista.UnstructuredGrid オブジェクトで，1 つのポイントと 1 つのセルのみであることに注意してください．

integrated_data = inlet_surface.integrate_data()
integrated_data

Header	Data Arrays
UnstructuredGrid Information N Cells 1 N Points 1 X Bounds 8.095e+01, 8.095e+01 Y Bounds 6.007e+01, 6.007e+01 Z Bounds 1.820e+02, 1.820e+02 N Arrays 7	Name Field Type N Comp Min Max node_value Points float64 1 0.000e+00 0.000e+00 simerr_type Points float64 1 1.672e+02 1.672e+02 density Cells float64 1 1.369e+02 1.369e+02 normal_velocity Cells float64 1 2.580e+01 2.580e+01 shearstress Cells float64 1 9.470e-01 9.470e-01 velocity Cells float64 3 -2.580e+01 1.285e+00 Area Cells float64 1 2.650e+02 2.650e+02

積分データ integrated_data の各配列には，積分データが格納されます．

integrated_data["normal_velocity"]

pyvista_ndarray([25.79937191])

Area や Volume の配列が追加されます．

print(f"Original arrays: {inlet_surface.array_names}")
new_arrays = [name for name in integrated_data.array_names if name not in inlet_surface.array_names]
print(f"New arrays      : {new_arrays}")

Original arrays: ['normal_velocity', 'node_value', 'simerr_type', 'density', 'velocity', 'shearstress']
New arrays      : ['Area']

総流量，吸込面面積，平均流速を表示します．

total_flow_rate = integrated_data["normal_velocity"][0]
area = integrated_data["Area"][0]
average_velocity = total_flow_rate / area
print(f"Total flow rate : {total_flow_rate:.1f}")
print(f"Area            : {area:.0f}")
print(f"Average velocity: {average_velocity:.3f}")

Total flow rate : 25.8
Area            : 265
Average velocity: 0.097

体積積分

また，体積を積分することもできます．ここでは，セルと点のデータを体積全体で効果的に合計します．データセットの体積で割ることで，平均値を計算するのに使うことができます．

計算された体積は pyvista.DataSet.volume と同じであることに注意してください．

また，データセットの中心は積算量の "point" であることに注意してください．

integrated_volume = dataset.integrate_data()
center = integrated_volume.points[0]
volume = integrated_volume['Volume'][0]
mean_density = integrated_volume['density'][0] / volume
mean_velocity = integrated_volume['velocity'][0] / volume

print(f"Center          : {center}")
print(f"Volume          : {volume:.0f}")
print(f"Mean density    : {mean_density:.4f}")
print(f"Mean velocity   : {mean_velocity}")

Center          : [ 90.54132  78.15124 116.79401]
Volume          : 39353
Mean density    : 0.3361
Mean velocity   : [-0.00754452  0.012869   -0.11734917]