基于几何驱动的黏性与重力指进检测、追踪与可视化分析

黏性与重力流动不稳定性导致驱替前缘破裂为指状流体。对这些指进不稳定性的检测与演化分析在流体力学与水文地质学等多个科学学科中至关重要。然而，先前针对黏性与重力指进的检测方法基于密度阈值化，仅能提供指进有限的几何信息。指进的几何结构及其演化十分重要，但在文献中鲜有研究。在本工作中，我们详细探究指进的几何检测与演化，以阐明不稳定性动力学。我们提出一种脊体素检测方法，以引导从三维(3D)标量场中提取指进核。在将指进核骨架化之后，我们设计了一种基于生成树的方法，以捕捉指进如何从指进骨架在空间上分支。最后，我们设计了一种新颖的几何符号增强追踪图，用以研究指进及其分支随时间的生长、合并与分裂。来自地球科学家的反馈证明了我们的方法在进行指进时空几何分析方面的有用性。