基于波前法的参数曲面有限元网格生成算法

为克服参数曲面有限元网格生成中的单元形状映射畸变问题,提出一种曲面有限元网格自动生成算法.该算法由弹性矢量确定曲面上新节点的生成方向和空间位置,利用相应的参数域网格进行新单元拓扑相容性判断.在生成闭曲面网格时,通过添加参/虚边界棱边对闭曲面边界进行调整,确保闭曲面边界信息相对其参数域的完整性;在给出闭曲面极点初始化方法和适当设置单元边线段相等条件的基础上,该算法适用于各种不同形式闭曲面的网格自动生成.实验算例表明,文中算法可生成质量良好的参数曲面和组合面有限元网格.     

参数曲面网格生成的改进波前法

采用从曲面两条边界向曲面中心推进的方法．避免了常规波前法中由于曲面角点的不良形态导致网格规划的失败和生成低质量网格．提出了一种新的节点生成方法,直接在三维空间中生成节点,然后映射到参数平面,使得在平面上进行节点及单元的合法性检查成为可能．针对从两侧推进的波前法,给出一种新的判断网格收敛的疗法．算例表明．文中方法易于实施、稳定性好,生成的网格质量高．     

基于黎曼度量的复杂参数曲面有限元网格生成方法

给出了三维空间的黎曼度量和曲面自身的黎曼度量相结合的三维复杂参数曲面自适应网格生成的改进波前推进算法.详细阐述了曲面参数域上任意一点的黎曼度量的计算和插值方法;采用可细化的栅格作为背景网格,在降低了程序实现的难度的同时提高了网格生成的速度;提出按层推进和按最短边推进相结合的方法,在保证边界网格质量的同时,提高曲面内部网格的质量.三维自适应黎曼度量的引入,提高了算法剖分复杂曲面的自适应性.算例表明,该算法对复杂曲面能够生成高质量的网格,而且整个算法具有很好的时间特性和可靠性.     

自交有理参数曲面网格生成

针对现有网格生成算法在处理自交曲面时出现的缺少交线表示、误差大以及交线附近三角形质量差的问题,提出一种针对自交有理参数曲面的网格生成算法.首先,利用动平面法计算曲面的奇异因子;其次,利用奇异因子和曲面的第一基本形式定位交线上的拓扑关键点;再次,基于动平面法设计了一种交线网格点配对生成算法,以保证网格交线的邻域协调性;最后,使用基于粒子的网格生成法生成参数域网格.在具有不同拓扑的自交曲面上进行网格生成实验,所提算法可保证网格交线拓扑正确性,且与未进行交线网格点配对的各类代表性各向同性网格生成算法相比,网格三角形最小角平均值平均高0.6%.     

改进波前法初始布点的高质量CVT网格生成

利用改进波前法(AFT)生成网格初始布点和Voronoi质心块(CVT)网格优化技术,在任意平面域获得了几乎是等边三角形的高质量非结构化网格.该算法在边界网格的基础上将离散边界作为初始波前,通过规范边长将网格单元分为合格与不合格单元,在不合格单元侧根据网格尺寸函数的要求构造新的最优点集,并过滤后进行Delaunay插入.利用CVT技术进一步调整网格节点位置,结合局部边交换,获得了网格几何平均质量在0.985以上的几乎是等边三角形的高质量网格.     

四边形网格生成中的前沿边生长改进算法

为提高B样条曲面重构中点云四边形网格的生成效率和质量,对现有的四边形网格Q-Morph前沿边生长算法进行改进,提出面向四边形网格生成的三角网格拓扑优化方法,通过设定生长限制条件和调整网格顶点度,保证全局四边形网格质量,实现适合复杂曲面重构的规则四边形网格获取。实例结果表明,该算法效率高、适应性好,生成的四边形网格具有分布均匀、不规则网格数量少的优点。     

曲面网格修复中的一种快速搜索方法

提出了一种应用于搜索曲面网格修复过程中缺陷网格的边搜索算法。为了提高算法的效率,采用了升高维数处理问题的方法,将三维空间中的边转换为六维空间中的点建立了单元边二叉树。同时将搜索分为全局和局部搜索两个部分,全局搜索中将三维空间中判断包围盒相交转换为六维空间中判断点在区域内。从而将时间复杂度降为O(nlog n)。并通过编程,用实例证明该算法可准确、快速搜索出缺陷网格单元。     

复杂曲面上的四边形网格生成方法

提出了一种曲面上全四边形网格的生成方法。该方法从曲面的边界开始,向内逐个生成单元,利用曲面的局部形状特征控制单元的尺寸,这样可以适应复杂的边界形状,通用性较强。文中介绍了算法的基本思想,提出了多个曲面相邻情况下边界上节点的生成以及一个新的节点环冲突检测方法,最后给出了两个网格生成的实例。     

一个高效可靠的三维AFT四面体网格生成算法

针对三维推进波前算法(AFT-Advancing Front Technique)存在的效率与收敛性问题,文中提出了一整套改进方案,给出了基于拓扑连接的网格数据结构和基于Hash表的网格元素的插入、查找、删除算法,提高了整个算法的效率.通过在网格生成过程中动态维护前沿的尺寸信息,提高四面体单元的整体质量.在内核回退求解时通过引入前沿优先因子,改变前沿推进的路径,大大增加了回退求解的成功概率;对于极少数不能回退求解的内核采用基于线性规划的插点方法加以解决,这样就基本保证了整个算法的收敛.在网格生成以后,通过删除不必要的内部节点、合并相关四面体单元以及对所有内部节点进行基于角度的优化,从而进一步有效提高了网格质量.数值算例表明,文中提出的改进算法具有接近线性的时间复杂度,生成网格质量好.该算法已经得到工程应用.     

多裁剪自由曲面生成有限元网格的实现

论述了多裁剪自由曲面生成有限元曲面网格的几个关键技术.采用了推进波前法生成曲面网格,给出了核心算法;在曲面算法中运用了介于参数法与直接法之间的新方法.针对求解曲面上最优点的参数域反算问题,引入了切矢逆求方法,可使迭代次数大为降低.测试表明,该算法快速、稳定.对大型的多裁剪自由曲面生成的曲面有限元网格,可直接用于有限元计算.     

二维自适应前沿推进网格生成

针对二维平面问题,通过曲率计算和基于中轴理论的邻近特征计算控制区域边界曲线的离散;修改经典的前沿推进算法,利用边界驱动的单元尺寸控制方式在区域内部布置疏密过渡合理的三角网格;结合几何和拓扑策略提升网格质量。实验表明,上述算法可生成单元质量高、尺寸过渡合理的计算网格。     

基于Netgen的层状地质体四面体网格划分方法

为解决三维地质建模中难以表达层状地质体内部属性的问题,将有限元网格划分方法应用于层状地质体建模中,研究基于Netgen进行层状地质体四面体网格划分的方法.以地质钻探数据为数据源,按照钻孔数据分层构建三维表面模型,用三角面片的集合构成封闭的包围壳来描述层状地质体的外部形状;结合Netgen强大的几何自适应和细部划分控制功能,用四面体网格划分方法对形成的三维表面模型进行空间区域划分,从而实现对复杂形状的层状地质体三维模型构建,并分析Netgen的输入、输出数据结构和地质钻探数据到STL格式的三维模型数据、STL格式数据到Netgen网格划分结果数据的生成过程.某矿区多个岩层的模型构建证明该方法稳定、可靠且有效.     

A strategy of automatic hexahedral mesh generation by using an improved whisker-weaving method with a surface mesh modification procedure

One of the demands for three dimensional (3D) finite element analyses is the development of an automatic hexahedral mesh generator. For this problem, several methods have been proposed by many researchers. However, reliable automatic hexahedral mesh generation has not been developed at present. In this paper, a new strategy of fully automatic hexahedral mesh generation is proposed. In this strategy, the prerequisite for generating a hexahedral mesh is a quadrilateral surface mesh. From the given surface mesh, combinatorial dual cycles (sheet loops for the whisker-weaving algorithm) are generated to produce a hexahedral mesh. Since generating a good quality hexahedral mesh does not depend only on the quality of quadrilaterals of the surface mesh but also on the quality of the sheet loops generated from it, a surface mesh modification method to remove self-intersections from sheet loops is developed. Next, an automatic hexahedral mesh generator by the improved whisker-weaving algorithm is developed in this paper. By creating elements and nodes on 3D real space during the weaving process, it becomes possible to generate a hexahedral mesh with fewer bad-quality elements. Several examples will be presented to show the validity of the proposed mesh generation strategy.     

基于多叉树搜索算法改进的RFID防碰撞算法

多标签碰撞问题严重影响了RFID系统的性能。为了更好地解决这一问题,提出了基于多叉树搜索的防碰撞算法。该算法根据碰撞位的不同来动态选择二叉树搜索和四叉树搜索,并引用堆栈存储查询命令以避免重复搜索和冗余搜索,使得在大批量标签的情况下,系统吞吐率大幅度提高。     

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。     

An algorithm for automatic 2D finite element mesh generation with line constraints

In this study, an algorithm is designed specifically for automatic finite element (FE) mesh generation on the transverse structure of hulls reinforced by stiffeners. Stiffeners attached to the transverse structure are considered as line constraints in the geometry boundary. For the FE mesh generation used in this study, the line constraints are treated as boundaries and by that means the geometry domain attached to the line constraints is decomposed into sub-domains, constrained only by the closed boundaries. Then, the mesh can be generated directly on those sub-domains by the traditional approach. The performance of the proposed algorithm is evaluated and the quality of the generated mesh meets expectations.     

三维空间非结构网格生成方法研究

随着计算流体力学领域待解决问题复杂程度的不断提高,传统的统一贴体结构网格已不能很好地满足针对复杂外形的高精度网格生成需求,而非结构网格以其独特优势受到CFD工作者的普遍关注。带有附面层的非结构网格是非结构网格生成的难点。进行了非结构四面体网格的生成方法研究,同时结合Spider软件平台中结构网格参数化附面层推进的技术优势,进行了基于Spider软件平台中非结构网格生成模块“UGCS”的开发。通过分析大量网格生成实例中网格质量和数值计算结果,验证了算法的可靠性与鲁棒性。     

面向无网格法的质点生成算法

介绍一种面向无网格数值模拟方法的质点生成算法。将四面体、三角形网格生成算法分别用于空间平面、曲面和实体模型,将网格单元的属性赋予单元内某一点作为质点,并生成对应质点集。为研究不同网格生成算法和质点生成算法对质点集的影响,提出一种质量评价标准,开展对不同算法组合的质量分析,得到网格生成算法和质点生成算法中的最佳组合。