四边形网格优化中的螺旋条带生成

已有的四边形网格的简化及优化方法大多数都是三角形网格简化在局部几何上的推广.四边形网格的结构受螺旋条带的影响,移除四边形网格中的螺旋条带则可以在拓扑结构上明显提高四边形网格的质量.文中具体讨论了四边形网格上螺旋条带与网格上奇异点的关系及其性质,并根据这个性质给出了四边形网格中螺旋条带的一般生成算法.实验结果表明,该算法可以有效地搜索四边形网格上的螺旋条带,进而通过删除螺旋条带优化四边形网格的拓扑结构.     

四边形有限元网格的快速生成算法

给出一个使用覆盖栅格生成四边形网格的算法．覆盖法能够快速生成有限元网格，但是边界单元的质量通常比较差，也难以得到全部的四边形网格．将边界内角分成4类，根据不同类型的内角，提出相应的使用覆盖栅格生成完全四边形网格所要采取的修正措施．最后，应用文中算法进行网格划分，结果表明该算法是有效的．     

边界优先的Delaunay-层推进曲面四边形网格生成

为了提高复杂组合曲面四边形网格生成的鲁棒性和边界单元质量,提出一种边界优先的Delaunay-层推进网格生成方法.首先在剖分域内粗的约束Delaunay背景网格的辅助下,以物理域的位置偏差为引导,在参数域中迭代计算边界点的法矢量;然后结合层推进策略,在几何特征附近生成各向异性或各向同性正交网格;最后使用Coring技术加速内部网格的生成并进行单元合并,得到四边形为主的网格.若干复杂平面区域和组合曲面模型的剖分结果表明,所提方法可生成等角扭曲度和纵横比优于主流商业软件的网格;在12个线程的PC平台上,使用OpenMP并行剖分包含21 772张曲面的引擎模型只用了38.68 s.     

二维域多约束四边形有限元网格生成算法

以Q-Morph算法思想为基础,实现增加约束后自动生成二维域多约束四边形有限元网格．通过增加约束修补子算法,使原算法思想适用于附加的多约束;同时调整了原有算法中单元四边形顶边的生成子算法和四边形内多余三角形删除子算法的烦琐之处．实例测试结果表明,用文中算法生成的约束四边形网格具有网格分布较均匀、网格形状较规整等特点．     

四边形网格划分过程中的边界提取与优化算法的实现

提出一种非封闭曲面的海量空间数据点四边形网格划分过程中的边界优化处理算法和边界快速提取方法;详细论述了边界拟合、边界跳跃、边界分离、边界融合、边界封闭的处理过程;边界点的提取算法,确保边界点提取的正确性,从而避免数据划分过程中带来的数据边界失真现象.给出边界优化处理和边界提取算法的运行实例,说明了算法的可行性.     

非结构化四边形网格生成新算法

改进了一类基于递归区域分解过程的四边形网格生成算法。引入一套健壮的网格模板,为子域的网格剖分提供统一的处理方案,不再限制最终子域为4节点、6节点或8节点子域,提高了算法的时空效率。结合新的子域网格生成过程和自动区域分解算法,利用背景网格和网格源控制分解线上点的布置,得到一个全自动的非结构化四边形网格生成算法。最后通过网格及数值模拟实例验证了算法性能和实用性。     

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。     

非封闭曲面的海量空间数据点四边形网格生成算法

从数据模型的任意一点开始选择一个初始的四边形网格单元,采用动态边界边扩展的方法在三维空间直接进行四边形网格划分;在网格划分过程中实现了边界冲突检测、网格顶点优化处理、网格边界处理和网格综合优化.最后给出了网格生成实例.实验结果表明:该算法生成的网格质量较好,运行速度较快.     

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。     

四边形网格间接生成方法

研究了基于背景三角网格的四边形网格间接生成算法,并针对三角形合并过程中容易残留三角形的缺陷提出了确定侧边的详细算法,该算法主要是依据背景三角网格中边的位置和前沿边的情形,通过背景三角网格中已存在的边、边交换或边分割确定侧边,以避免在三角形合并过程中残留三角形单元。最后给出实例验证了算法的有效性。     

多特征融合的网格模型简化方法

针对三维网格模型简化过程中的过简化和失真问题,提出一种利用多特征融合的度量方法引导三维网格模型的简化过程。该方法通过分析模型简化的误差度量准则和模型的特征信息,首先利用法向信息加权的二次误差方法度量模型的几何特征信息;然后采用三角形边长比信息加权的挠率度量模型的视觉特征信息;最后融合几何特征信息和视觉特征信息作为模型简化的多特征信息引导模型简化。实验结果表明,该方法可有效保证算法的计算效率,保持简化后模型的形态特征,解决了模型的过简化和失真问题。     

结合边折叠和局部优化的网格简化算法

针对目前网格简化算法在将三维模型简化到较低分辨率时,网格模型的细节特征丢失、网格质量不佳的问题,提出一种保持特征的高质量网格简化算法。引入顶点近似曲率的概念,并将其与边折叠的误差矩阵结合,使得简化模型的细节特征在最大限度上得到保持。同时分析简化后三角网格的质量,对三角网格作局部优化处理,减少狭长三角形的数量,提高简化模型的网格质量。使用Apple模型和Horse模型进行实验,并与一种经典的基于边折叠的网格简化算法以及其改进算法之一进行对比。实验结果显示,两种对比算法三角网格分布过于均匀,局部细节模糊不清,而所提算法的三角网格在曲率大的区域稠密,在平坦处稀疏,细节特征清晰可辨;简化模型的几何误差的数量值与两种对比算法处于同一数量级;所提算法的简化网格的平均质量远高于两种对比算法。实验结果表明,在不扩大几何误差的情况下,所提算法不仅具有较强的细节特征保持能力,而且简化模型的网格质量较高,视觉效果较好。     

Anisotropic quadrilateral mesh generation: An indirect approach

In this paper a new indirect approach is presented for anisotropic quadrilateral mesh generation based on discrete surfaces. The ability to generate grids automatically had a pervasive influence on many application areas in particularly in the field of Computational Fluid Dynamics. In spite of considerable advances in automatic grid generation there is still potential for better performance and higher element quality. The aim is to generate meshes with less elements which fit some anisotropy criterion to satisfy numerical accuracy while reducing processing times remarkably. The generation of high quality volume meshes using an advancing front algorithm relies heavily on a well designed surface mesh. For this reason this paper presents a new technique for the generation of high quality surface meshes containing a significantly reduced number of elements. This is achieved by creating quadrilateral meshes that include anisotropic elements along a source of anisotropy.     

Automatic mesh generation on a regular background grid

This paper presents and automatic mesh generation procedure on a 2D domain based on a regular background grid.The idea is to devise a robust mesh generation scheme with equal emphasis on quality and efficiency,Instead of using a traditional regular rectangular grid,a mesh of equilateral triangles is employed to ensure triangular element of the best quality will be preserved in the interior of the domain.As for the boundary,it is to be generated by a node/segment insertion process.Nodes are inserted into the background mesh one by one following the sequence of the domain boundary.The local strcture of the mesh is modified based on the Delaunay criterion with the introduction of each node.Those boundary segments.which are not produced in the phase of node insertion,will be recovered through a systematic element swap produced in the phase of node insertion will be recovered through a systematic element swap process.Two theorems will be presented and proved to set up the theoretical basic of the boundary recovery part.Examples will be presented to demonstrate the robustness and the quality of the mesh generated by the proposed technique.     

基于小波技术的曲面边界光顺及简化算法

与传统造型方法相比,T样条曲面具有曲面拼接、局部加细、数据简化等特点.基于T样条曲面的非矩形拓扑结构及B样条小波的滤波优势,提出了一种曲面边界光顺及简化算法.与传统方法相比,该算法基于非均匀B样条小波分解,对选定的曲面边界进行光顺,并利用T样条技术减少冗余控制点.最后,给出具体实例以验证算法的有效性和实用性.     

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。     

融合分区和局部搜索的多模态多目标优化

为解决多模态多目标优化中种群多样性维持难和所得等价解数量不足问题,基于分区搜索和局部搜索,本研究提出一种融合分区和局部搜索的多模态多目标粒子群算法(multimodal multi-objective particle swarm optimization combing zoning search and local search,ZLS-SMPSO-MM)。在所提算法中,整个搜索空间被分割成多个子空间以维持种群多样性和降低搜索难度;然后,使用已有的自组织多模态多目标粒子群算法在每个子空间搜索等价解和挖掘邻域信息,并利用局部搜索能力较强的协方差矩阵自适应算法对有潜力的区域进行精细搜索。通过14个多模态多目标优化问题测试,并与其他5种知名算法进行比较;实验结果表明ZLS-SMPSO-MM在决策空间能够找到更多的等价解,且整体性能要好于所比较算法。     

高精度自适应的四边形网格重建

提出了海量数据点集的四边形网格重建算法。首先根据精度要求简化数据 点,按一定规则连接相邻的简化数据点生成多边形网格,对网格中高斯曲率较大的顶点进行 局部细分提高其精度,然后对多边形网格进行整体细分使其全部转化为四边形网格,最后分 裂度较大的顶点对其进行优化。实验结果表明,算法对拓扑结构较为复杂的海量数据点集的 四边形网格重建是行之有效的。     

Automatic mesh generation and modification techniques for mixed quadrilateral and hexahedral element meshes of non-manifold models

A typical geometric model usually consists of both solid sections and thin-walled sections. Through using a suitable dimensional reduction algorithm, the model can be reduced to a non-manifold model consisting of solid portions and two-dimensional portions which represent the mid-surfaces of the thin-walled sections. It is desirable to mesh the solid entities using three-dimensional elements and the surface entities using two-dimensional elements. This paper proposes a robust scheme to automatically generate such a mesh of mixed two-dimensional and three-dimensional elements. It also ensures that the mesh is conforming at the interface of the non-manifold geometries. Different classes of problems are identified and their corresponding solutions are presented.