任意多面体边界一致四面体网格生成方法

提出一种能够满足多面体边界几何与拓扑约束的边界一致恢复算法,解决了任意多面体的边界一致四面体网格生成问题。在恢复多面体的几何约束时,边界上可能会引入Steiner点,这样就不满足拓扑约束。对此,本文采用动态规划方法将Steiner点从边界上消除,修复与其相关四面体单元的拓扑关系,以保持原多面体边界的拓扑完整性,并采用扩展的Laplacian光顺算法优化劣质单元。在理论上,本文算法能够保证完整地恢复任意多面体的边界。算例表明,本文提出的边界一致恢复算法鲁棒性高,可应用于复杂多面体模型。     

SPH方法Delaunay三角刨分与自由液面重构

光滑粒子法(SPH)作为一种拉格朗日型无网格方法,兼具欧拉网格方法和拉格朗日网格方法的优势,已经成功应用于科学和工程的众多领域。SPH方法后处理一般基于无规则分布的粒子,不如网格类方法后处理简便、直接。另外,SPH方法模拟自由液面流动等问题时,通过粒子位置难以重构自由液面的准确位置。发展一种基于Delaunay三角刨分的SPH后处理方法,即先基于SPH粒子位置利用Delaunay三角刨分建立三角网格,然后将粒子信息转化成网格单元/节点信息,从而可以在三角网格上进行后处理,实现基于网格方法的后处理功能,并可以在三角网格上直接提取或重构自由液面。将本文的方法应用到液滴碰撞和溃坝流SPH模拟结果的后处理中,得到了非常好的结果,表明本文的方法有效可靠。     

高质量点集的快速局部网格生成算法

高效及高质量的局部网格生成算法是基于节点有限元并行方法设计的关键。泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,本文提出了基于该方法所生成的节点集的快速局部网格生成算法。该算法充分利用泡泡布点方法提供的节点集及节点邻接链表信息,避免了桶数据结构的建立以及节点的局部搜索过程,只需应用Delaunay三角剖分的外接圆准则从中心节点的邻接链表中去除极少数的非卫星点,可快速地生成局部网格,比现有的局部网格生成算法更为快捷。算例结果表明,该算法高效可靠,生成网格与Delaunay三角剖分网格一致。     

一种新的准结构网格生成方法

在有限元分析中,高质量的结构网格可以有效地提高有限元分析的精度,但结构网格的几何适应性差,针对复杂边界的二维计算模型,现有的方法很难自动生成高质量的结构网格;而非结构网格几何适应性很好,但存在计算效率低和精度差等问题。提出了一种新的准结构网格生成方法,能够实现复杂区域的网格自动生成并且具有高网格质量。该方法首先对计算区域运用Delaunay三角剖分技术生成粗背景网格;然后利用背景网格,使用优化的Voronoi图生成过渡的蜂巢网格;最后,通过中心圆方法对蜂巢网格单元进行结构网格剖分。分析NACA0012翼型数值模拟结果表明,提出的新准结构网格生成方法能够对边界复杂的模型自动生成高质量的网格,并且通过三种不同拓扑类型网格计算结果相互对比及与实验结果对比,证明准结构网格具有高计算精度。     

具有内部特征约束的四边形网格生成方法

提出一种具有内部特征约束的四边形网格自动生成方法,可以处理内部具有孔洞、约束线、约束点以及密度线、密度点等特征约束,满足数值分析中对网格生成的特殊要求。以区域分解法为基础,提出了确定最佳切割线的方法以及在切割线上生成过渡均匀网格节点的方法;将约束线、约束点以及密度线、密度点作为面积为零的孔洞,提出了对特征约束的处理方法;针对特征约束分隔区域的情况,提出了自动确定各子区域边界的方法。基于本文提出的方法已开发出具有特征约束的四边形网格自动生成程序,并成功应用于洪水分析系统和楼面设计分析系统。     

复杂三维组合曲面的有限元网格生成方法

提出一种基于映射法的复杂三维组合曲面的有限元网格全自动生成方法。通过引入虚边界解决了闭合曲面在参数域中边界不完整的问题;通过调节虚边界提高了复杂组合曲面网格生成的质量。改进二维多边形区域的裁减算法,解决了闭合曲面在参数空间中的边界环形成问题。对曲面片公共边界进行统一离散化处理,以满足有限元网格的相容性要求。以边界表示(B—Rep)数据结构为基础,实现了组合曲面全自动网格剖分的总成算法．改进了曲面网格剖分布点算法,并结合局部连接、诊断交换等技术,优化了网格的整体质量。     

基于实体造型的三维有限元网格自动剖分

本文叙述了用八叉树法对三维实体进行有限元网格自动剖分算法的设计和实现。本文的算法对传统的八叉树法进行了一系列的改进,包括新型数据结构的建立,对八叉树结点属性判断算法的改进,边界结点体处理方法的改进等。使得本文的算法既保持了传统算法中自动化程度高、层次结构分明、适于再进行网格加密等特点,又克服了其所需存贮空间大、执行速度慢、边界处理复杂、边界单元形状质量不好等缺点,使算法的实现取得了令人满意的结果     

h-层状自适应边界元方法的算法

给出了ｈ－层状自适应边界元方法的基本算法,并介绍了应用这一算法编写求平面弹性静力学问题的计算机程序Ｅｌｑｕａｈｈｂｅ。这处程序中包含一些新的内容：它的自适应细分过程通过一个新型的左指示因子加以驱动;整个细分过程的信息都压缩到两组“指针”数组中,对“指针”数组进行简单运算即可得到生成离散网格和装配系统矩阵所需的信息,因此较好地解决了数据管理中存储与导出的矛盾。数值算例证明这些方法是行之有效的。     

改进的奇异边界法模拟三维位势问题

奇异边界法是与基本解法相对应的一种边界型无网格数值离散方法. 该方法提出了源点强度因子的概念, 克服了传统基本解方法中最复杂最头疼的虚拟边界问题.基于边界元法中处理奇异积分的数值处理技术, 导出了源点强度因子的解析表达式, 提出了改进的无网格奇异边界法, 并进一步将该方法应用于三维位势问题. 该方法消除了传统方法中样本点的选取, 在不增加计算量的前提下, 极大地提高了奇异边界法的计算精度与稳定性.      

基于三角网格动静区域分离的改进RGB-D SLAM方法（英文）

针对机器人导航中动态环境下的同时定位和建图问题,提出了一种可在动态场景下稳定实时运行的RGB-D SLAM方法。通过从静态背景中分割并剔除动态对象,并在系统RANSAC解算过程中提取静态背景中的特征点来估计相机轨迹,使得系统在动态场景下能稳健定位;对当前帧构建Delaunay三角网格,并判断当前帧与参考帧的匹配点对的距离一致性,通过删除动静状态不一致的点对线段来剔除网格中的动态物体;结合带加权的词典方法,通过减小动态物体在动态场景的权重,进一步提高系统精度。实验结果表明,所提出的方法在TUM数据集的高动态序列中准确度相比现有实时SLAM方法提高了81.37%,显著提高了移动机器人在动态场景下的定位精度。     

任意平面区域三角形网格的全自动生成算法

本文基于波前法提出了一种对任意平面区域生成三角形网格的全自动生成算法.算法具有区域适应性强,边界网格质量高,自动化程度高的优点.算法还包括了网格的拓扑优化、光滑及加密处理.此外,初边值条件的自动给定大大减少了数值计算中数据输入和避免了边界搜索计算.大量算例显示了算法的可靠性和适用性.     

自然单元法研究进展

自然单元法是一种基于Voronoi图和Delaunay三角化几何结构,以自然邻点插值为试函数的一种新型数值方法.其既具有无网格方法和经典有限元方法的优点,又克服了两者的一些缺陷,是一种发展前景广阔的求解微分方程的数值方法.自然单元法的形函数满足插值性质,可以像有限元法一样直接施加本质边界条件,不存在基于移动最小二乘拟合的无网格方法不能直接施加本质边界条件的难题.由于自然单元法是无网格方法,可以方便处理有限元方法较难处理的一些问题,例如移动边界和大变形等问题.自然单元法与其他数值方法的最根本区别于其插值格式的不同.将自然邻点插值用于Galerkin过程,就得到基于Voronoi结构的自然单元Galerkin法.自然邻点插值有自然邻点Sibson插值和Laplace插值(非Sibson插值)两种.Laplace插值比Sibson插值在计算上要简单的多,并且不论对凸的或非凸的区域都能精确施加本质边界条件.以Laplace插值为试函数的自然单元法在数值实施上比以Sibson插值为试函数的自然单元法简单.本文对基于Voronoi结构的自然邻点插值和自然单元法的基本思想作了介绍,综述了国内外关于自然单元法的研究成果,总结了自然单元法的优点和尚需解决的问题.      

AUTOMATIC MESH GENERATION OF 3—D GEOMETRIC MODELS

In this paper the presentation of the ball-packing method is reviewed, and a scheme to generate mesh for complex 3-D geometric models is given, which consists of 4 steps: (1) create nodes in 3-D models by ball-packing method, (2) connect nodes to generate mesh by 3-D Delaunay triangulation, (3) retrieve the boundary of the model after Delaunay triangulation, (4) improve the mesh.     

用逐点插入法生成Delaunay四面体自适应网格

介绍一种基于Delaunay算法的四面体自适应网格的自动划分方法.该方法用单元尺度场控制生成网格的疏密分布,在不满足尺度场要求的单元面形心处插入新节点,同时计算新节点单元尺寸参数,实现三维实体的Delaunay四面体自动划分.此方法具有几个特点:一是表面网格与体内网格同步划分,无需区分两者;二是结点与单元同时生成;三是生成网格自适应性好,疏密分布任意.另外,还介绍了三维网格划分中两个相关算法:一个是约束面恢复算法,该算法基于约束面不允许有单元边与之相交的性质而提出的;另一个是将二维射线法推广至三维空间,判断一个点是否在一多面体内,实现了凹多面体的划分.最后通过算例对单元质量进行了评价.本文所述方法是一种有效的四面体自适应单元生成算法.     

适应复杂外形的三维粘性混合网格生成算法

提出一类适应复杂外形的粘性混合网格生成算法。表面网格由前沿推进三角形曲面网格程序获得,边界层布置各向异性的三棱柱体网格,远物面区域采用Delaunay方法生成四面体网格。针对模型的复杂几何特征,综合采用了各种网格处理技术,以保证边界层网格的质量,并避免算法失效问题。网格实例及计算结果表明了本文算法的实用性及和效性。