子域约束扫掠体的六面体网格生成方法

为了保证扫掠法生成六面体网格的效率,必须将扫掠体中的扫掠面划分为结构网格.受到连接体在扫掠面上形成的子域影响,扫掠面的网格划分会出现局部的非结构网格,阻碍扫掠法的应用,为此提出一种新的扫掠方法.该方法将扫掠体中含有子域约束的面网格进行分割,将分割出的结构网格与非结构网格重组为新的扫掠组;在各扫掠组内补充边界点,在边界点内插值生成内部节点,最终完成整个扫掠体六面体网格节点的生成.实例结果表明,文中方法稳定、可靠,可处理复杂2.5D实体六面体网格生成问题.     

一种适用于任意复杂结构的曲六面体网格生成算法

曲六面体网格自动生成是时域谱元法发展的瓶颈问题。本文采用基于体基函数的协变投影算法,将一个10节点曲四面体单元分解为四个20节点曲六面体单元,从而形成一种适用于任意复杂结构的曲六面体网格生成算法。使用该算法能够将曲四面体单元均匀分割,且确保新形成的曲六面体单元的翘曲最小。典型算例表明,使用该算法建立的曲六面体离散模型,完全满足时域谱元法的计算精度要求。     

高性能非结构化四面体网格解耦并行生成算法

针对大规模科学计算领域非结构化网格生成问题,提出一种基于AFT-Delaunay方法的三维复杂域解耦并行四面体网格生成算法.该算法以待剖分三维域的闭合的表面三角形网格为输入,采用边界一致约束Delaunay剖分方法串行地生成较小规模的初始四面体网格;采用界面优先策略扩展三维AFT-Delaunay方法,以几何分界面为参考指引前沿推进方向,在分界面处生成一层由四面体单元构成的有厚度的"墙",递归、并行地将初始四面体网格分割成完全解耦的子区域;此时,各子区域均为不含内部节点的四面体网格,继续利用AFT-Delaunay方法解耦并行地生成各子区域内部四面体网格.算例结果表明,文中算法很好地解决了分界面处网格质量差的难题以及收敛性问题,具有较好的并行效率及几何适应性,可在PC平台全自动地完成108量级的非结构四面体网格生成.     

结合体细分的复杂六面体网格模型交互式构造方法

针对目前六面体网格模型生成与构造困难的问题,提出了一种基于体细分的复杂六面体网格模型交互式构造方法.用户首先通过交互方式构建出模型骨架,在骨架结构的节点处放置立方体,并对节点立方体进行旋转、平移、缩放等交互操作.然后,通过节点之间的连接与拓扑分裂操作,便可以生成初始的六面体控制网格.进一步,通过Catmull-Clark插值体细分方法生成具有不同分辨率的六面体网格.最后通过padding操作消除在边界处的退化单元以及提升六面体网格单元质量,从而得到最终的六面体网格模型.数值实例结果表明,所提方法可方便且高效地交互生成六面体网格,与传统方法相比,省略了从表面网格生成体网格的中间步骤,在有限元分析、等几何分析及动画建模中具有应用价值.     

基于栅格法的多体六面体网格自动生成

基于栅格法的六面体网格生成算法由于多体模型复杂的边界几何特征,导致稳定性较差和产生一些质量较差的边界六面体单元.针对这一问题,提出一套以栅格法为基础的全六面体网格自动生成算法.在边界拟合环节,利用Embedding技术提出一种边界拟合算法,建立了实体模型边界元素和核心网格外围边界元素的对应关系,使得六面体网格很好地描述实体模型的几何特征;在拓扑优化环节,利用Pillowing技术给出一种消除网格中拓扑连接关系较差的六面体单元的方法.若干实体模型算例结果表明,该算法实用性强,效果良好.     

栅格法三维六面体网格局部加密算法

有限元数值分析的精度和效率与网格单元的划分质量以及疏密程度密切相关,针对三维六面体网格单元之间疏密过渡必须平缓和协调的要求,提出了一套基于8分法的六面体网格加密模板,并给出了相应的数据结构和模板应用方式.为使所有加密单元都有相对应的加密模板,建立了加密信息场调整规则;对需要进行加密的区域首先补充加密单元,按照节点加密属性调整加密信息场,然后根据单元加密属性对加密单元进行分类,按照全加密单元、面加密单元、边加密单元以及过渡加密单元的顺序依次采用相应的模板进行加密,从而实现三维六面体网格的局部协调加密.实例结果表明,采用该套加密模板的六面体网格局部加密算法能够保障密集网格向稀疏网格的平缓和协调过渡,所生成的网格可满足有限元数值计算的要求.     

基于投影法三维模型全六面体网格的划分方法

针对六面体网格自动划分的难度远高于四面体网格的问题,用投影法对简单形状的初始网格进行投影变换得到每个块体的实际网格,用节点合并算法和再分割技术实现不同块体之间的不同密度网格的过渡,从而生成复杂三维几何形体的全六面体网格.算例表明：该方法生成的网格质量很好,易于实施,适用性广.     

扫掠法有限元网格生成方法

为了提高有限元网格的生成质量,扫掠法生成六面体网格过程中内部节点定位成为关键一步,在研究复杂扫掠体六面体有限元网格生成算法过程中,提出了一种基于扫掠法的六面体网格生成算法,算法利用源曲面已经划分好的网格和连接曲面的结构化网格,用仿射映射逐层投影,生成目标曲面,提出基于Roca算法的内部节点定位的新算法,运用由外向内推进的波前法思想,生成全部的六面体网格。通过实例表明,该算法快速,稳定,可靠,可处理大量复杂2.5维实体六面体网格生成问题。     

用局部阻尼波形法的自连贯网格生成法

介绍将生成或已有的有限元规则六面体单元改变成形状复杂且光滑的六面体单元的一种新技术——波形法．简单建立了波形法的数学模型并编程进行了网格生成．实验结果表明,只要把复杂外部形状按波的形式传输给指定的规则六面体单元模型,就可以得到具有复杂外部形状的六面体单元网格模型,且网格生成速度快、不出现单元或节点漏洞、欠缺等问题,同时不受单元类型的限制。     

三维标架场可控去旋方法

六面体网格因其良好的数值性能成为有限元分析等领域中重要的一种离散化方法,而基于标架场导引的重网格化是实现可控六面体网格剖分的重要技术.现有的标架场生成技术由于所获得的标架场往往存在拓扑矛盾,难以运用于纯六面体网格的生成,但较易用于六面体主导混合网格的生成.然而,这种六面体主导网格的质量容易受到标架场旋度的影响.针对这一...     

多源多目标扫掠体的全六面体网格自动生成算法

为实现多源多目标扫掠体六面体网格生成,提出针对该类形体的全六面体网格自动生成算法.该算法结合虚面和虚拟分解算法,将多源多目标扫掠体自动分解为多个多源扫掠子体;再采用多源扫掠网格生成方法生成各子体网格,整体网格则由各子体网格自动组合而成.文中给出了完整的虚拟分解算法,在虚拟分解流程中的"压印"环节利用改进的边界约束Delaunay三角化方法统一处理各类情形,避免了传统算法复杂的分类讨论.最后给出多个网格实例及其网格质量数据,验证了文中算法的实用性.     

六面体网格生成和优化研究进展

文中总结了近十几年来六面体网格生成和优化的研究进展.首先概述六面体网格生成的研究进展,将其归为整体生成方法和基于模型分解的生成方法 2类,并指出各类方法的优缺点;然后概述六面体网格优化的研究现状,包括几何优化和拓扑优化;最后阐述六面体网格生成与优化的发展趋势.     

多面约束棱台体全六面体网格生成算法

利用四角点双线性插值反映射法确定两多边域间的映射点；运用约束引导线和节点等参光顺法实现对多边形的四边形分解；最后，结合超限映射法与分层原则实现该类实体全六面体有限元网格生成．文中算法拓广了超限映射法的应用范围．实例表明：该算法简单、效率高、生成单元的质量好。     

三维有限差分计算中大规模网格生成及显示技术

针对爆炸与冲击问题并行仿真计算软件PMMIC-3D（Parallel Multi-Material in Cell 3D）的计算网格为正交六面体网格的特点,开发与PMMIC-3D接口统一的可对任意复杂三维实体模型进行大规模有限差分网格生成的三维前处理软件MESH-3D.MESH-3D采用CSG和STL模型两种建模方式进行复杂实体建模,并采用基于边的整体切片算法,借鉴计算机图形学中的扫描线填充算法完成三维有限差分网格划分.在绘制网格时,删除网格单元的公共面,大大缩短计算时间和减少存储空间,实现对网格的快速消隐显示.MESH-3D可实现百亿量级网格单元的生成和显示.三维前处理软件MESH-3D的开发有力地支持爆炸与冲击问题的仿真计算.     

六面体网格复杂层插入操作的优化设计方法

拓扑操作在六面体网格生成、编辑和优化中至关重要,而层操作是最直接有效、应用最广泛的拓扑修改操作,其中以层插入操作最为关键和复杂.针对现有的层插入操作仍无法有效地处理自相交、自贴合、多层整体生成等复杂情况的问题,为了提高层插入操作的鲁棒性和高效性,提出一种六面体网格复杂层插入操作的优化设计方法.首先根据有效性条件将插入位置分组;然后对每组插入位置,基于质量预判优化设计其局部收缩集、层拓扑结构和分裂点的几何归属,实现多层的整体插入;最后基于最大流最小割算法对剩余组中断裂面集进行补全,使其满足有效性条件.与传统层插入方法相比,该方法能够有效地插入复杂的层结构,并能够显著地提高多层插入的效率.     

一种基于多边形剖分的有限元网格生成方法

在两步网格化过程中,待分析区域首先被剖分为具有三条或四条边的简单子区域部分.然后将利用传递模板法或映射法对这些子区域进行网格生成.本文结合计算几何和有限元网格自动生成问题,给出了一种基于简单多边形剖分的全四边形有限元网格自动生成方法.该方法分两步实现有限元网格生成首先通过权函数的引导,对待分析的简单多边形区域先进行子域剖分,得到一组三角形和凸四边形子域(大单元)的集合;然后利用中点剖分方法,将三角形和凸四边形子域单元剖分为全四边形有限元网格.实践证明,本文提出的方法实现简单、使用灵活,结果网格的质量良好.     

基于结构化网格自动划分的汽车发动机强度分析

使用三维设计软件CATIA设计了汽车发动机的复杂结构,然后在网格划分软件HARPOON中将设计的发动机零件自动划分为以结构化六面体网格为主的有限元网格,最后在大型非线性有限元软件ABAQUS中,分析了发动机在静力和动力作用下的应力分布.计算结果表明,采用结构化六面体网格,单元数量少,计算速度快,结果可靠;而采用四面体网格,单元数量大,对于同样配置的计算机,无法进行四面体网格的模型的计算.网格尺寸增加后,单元数量减少,计算机可以计算四面体网格模型,但计算结果与六面体网格偏差比较大.     

网格融合技术在列车过隧道运动网格数值模拟中的应用

在高速列车过隧道问题的数值模拟中,为提高模拟准确性而考虑转向架、受电弓导流罩、车厢连接处等细部结构后,几何模型变得复杂。为了得到质量高、适用性强的计算网格,在列车附近生成非结构化四面体网格,运动网格及计算区域其余部分划分块结构化六面体网格。在融合面上,利用网格融合技术处理四面体网格的三角形面网格和六面体网格的四边形面网格的联结问题,通过控制节点位置的变化满足拓扑一致,实现无缝连接。通过三维数值模拟计算结果与一维实验结果的对比发现,在同等精度要求下,采用网格融合技术及分区思想生成的网格整体上数量更少,生成速率更高,该方法可推广应用于更复杂几何模型的网格划分中。     

一种基于逻辑栅格的网格自动生成算法

针对基于栅格法对表面变动较大的模型进行网格划分适应性差的问题,提出一种基于逻辑栅格的六面体网格自动生成算法。该算法对基于栅格法的思想进行改进,避开一次生成模型初始栅格,将模型离散为一系列截面,对相邻截面采用矢量求交方法形成一对截面的初始栅格,修正初始栅格形成两截面之间的一层网格,形成整体模型。采用改进的栅格法进行复杂地形拱坝坝肩块体网格自动生成,取得较好的效果,结果证明改进的栅格法对复杂地形适应性强,模型表面变动较大时能自动进行网格退化。     

子分元素法:一种体网格压缩算法

提出了一个包含六面体,四面体,金字塔以及三棱柱单元的混合体网格的压缩与解压算法。首先对非四面体单元按照最小节点标号策略进行子分,然后利用修改的增长缝合算法压缩子分后的四面体网格,解压阶段再通过面删除操作来恢复原始网格。压缩后每个四面体约需10bits的存储,初步试验表明,对于通常的六面体网格,能将数据模型压缩至原先的1／4。