科学计算可视化是指运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法,将科学与工程计算产生的大规模数据转化为图形、图像,以直观的、可被人理解的形式表示出来。它在科学计算、国防建设和国民经济中有着非常重要的应用,作为一种计算和数据密集型的应用,需要很高的硬件配置、大量的计算资源和存储资源。同时,随着科学技术的发展,Internet迅速蔓延到世界各地,成为人们信息沟通和工作协同的有效工具。其中,Internet连接的成千上万的计算资源、存储资源、信息管理资源等各种数字化设备共同构成了生产、传播和使用知识的重要载体。而网格作为一种新兴的计算基础设备,将这些物理上互联的众多资源汇聚在一起,实现了资源共享、协同工作和联合计算的功能,并为广大用户提供了科学、工程、金融、军事等各种综合性服务。在Internet发展的同时,科学计算可视化也取得了长足的进步。为了满足科学家对于科学计算可视化在速度性能上的要求,科学计算可视化向着分布式科学计算可视化的方向不断发展,深度广度都有所加强。而网格计算技术作为一种前瞻的面向广域网的计算方式,使得科学计算可视化在更广范围内利用资源成为了可能,因此在网格环境下进行科学计算可视化已经成为了一个新兴的研究方向。在1990年随着Haber等人对科学计算可视化模型的提出,将科学计算可视化以管道pipeline的方式进行了建模,为科学计算可视化的发展起到了举足轻重的作用。近几年,科学工作流作为一个新兴的名词出现,是区别与普通业务工作流的。科学工作流根据定义一组定义好的规则,使程序自动执行来达到整体目标,同时文档、信息和任务在参与者之间互相传送和执行。科学工作流的主要目的是为科学家做实验提供方便,描述计算试验的设计过程。而目前科学计算可视化的实验要求越来越高,很多试验要求反复重用、修改和共享,因此在科学工作流这一问题求解环境中进行科学计算可视化是很有必要也是将来科学计算可视化的发展方向。而本文的主要研究内容有:本文提出了一个在网格环境下基于科学工作流的科学计算可视化的三层体系结构,该体系结构由物理层、逻辑层和概念层组成,每层负责一组支撑功能。物理层提供了系统的基础功能,提供了基本的、动态的、统一的可视化服务功能,完成科学计算可视化;逻辑层绑定软件资源,分析、解释科学计算可视化流程,并对科学计算可视化任务进行管理;概念层是系统的视图层,负责描述科学计算可视化任务,是用户与系统的任务交互平台。该体系结构分层简洁,层次之间耦合性少,各层具备较高的独立性和可扩展性。另外,文中还对系统做了性能测试并对测试结果进行了相应地分析总结,并对未来的研究指明了方向。论文的工作较系统地实现了在网格环境下基于科学工作流进行科学计算可视化的目标,支持资源异构、资源共享、任务管理,实现了一个基本具备网格特征的基于科学工作流的科学计算可视化系统,具有良好的跨平台性和可扩展性,同时也为进一步的协同可视化创造了条件。