三维约束Delaunay三角化的边界恢复和薄元消除方法

提出一种有效的三维约束Delaunay三角剖分的边界恢复算法，该算法综合了P．L．George算法和N．P．Weatherill算法的优点，通过将约束边和约束面加以恢复，保持了实体边界的完整性，解决了经典Delaunay算法不能剖分凹域的问题，从而实现了复杂三维实体的网格剖分。提出了一种简易而有效的消除薄元方法——薄元分解法，彻底解决了三维Delaunay三角剖分过程中所产生的薄元问题。实践证明，本文提出的边界恢复算法和薄元消除算法健壮有效，生成网格的质量高，并且易于实现。     

一种复合材料实体的快速剖分算法

剖分是进行有限元计算的前期工作，它主要是通过网格化，将实体划分成具有相同类型的单元。本文采用由外向内的部分思路，利用10节点四面体等参数单元，实现了对三维不对称实体的网格剖分。计算结果表明，使用本文的剖分算法进行后期的有限元计算是十分理想的。     

改进的栅格法有限元网格剖分

提出一种改进的栅格法网格剖分算法,该算法综合了栅榕法和Delaunay算法的优点,生成了四边形和三角形混合单元,保证了整体性能与局部性态最优,满足汽车覆盖件冲压成形模拟软件对有限元网格质量的需求.实践证明,本文提出的改进的栅格法网格剖分算法可行有效,生成网格的质量高,程序容易实现.该算法已经成功集成到商业化冲压成形模拟软件KMAS中.     

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     

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络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。     

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。     

三维六面体有限元网格自动划分中的一种单元转换优化算法

本文采用十节点曲边四面体转换为六面体网格,并采用非线性约束优化算法取Ｌａｐｌａｃｉａｎ光滑处理算法有效地提高六面体单元的质量,实现了对任意实体的六面体网格自动划分。     

网格自适应技术在复杂外形流场模拟中的应用

建立了一套适用于非结构混合网格自适应方法,针对激波和涡的不同特征采用不同加密探测器,各向异性加密棱柱单元并沿物面法向方向剖分所有棱柱层,各向异性剖分四面体单元,并保证四面体与棱柱交界面上网格协调。构造Hermit插值近似投影物面新加网格点和基于Laplacian光滑方法对空间网格进行优化。通过网格自适应加密,使用Roe格式计算高超声速球头绕流的红玉现象得到明显减轻。F16飞机含激波和脱体涡的流场自适应计算表明,网格加密集中在激波面和涡核附近区域,激波和涡计算更准确。     

三维前处理有限差分网格剖分技术的研究

针对三维流体弹塑性计算程序MMIC-3D计算网格为直六面体网格的特点,开发出了三维前处理程序MESH-3D.MESH-3D可进行复杂实体建模,并完成实体模型的有限差分网格剖分.MESH-3D采用CSG和STL模型两种建模方式.针对CSG实体,采用实体逐层求取轮廓线的剖分算法;针对STL模型,采用基于边的整体切片法的剖分...     

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。     

一种基于单元几何变形的网格修匀方法

基于单元几何变形操作提出一种高效的非结构网格质量修匀方法。其基本过程是先对每个单元独立地进行拉伸-收缩操作以优化单元的形状,然后在整个网格中通过对各单元的节点位置进行加权平均来获得改善后的网格。为进一步提高修匀方法对网格质量的优化效果,并使得该方法具备一定的网格调整能力,结合动网格技术提出了对单元进行大范围和较大幅度移动的策略;在修匀过程中还通过适当算法调整单元形心位置和单元尺寸,进一步增强了修匀方法对网格局部进行疏密调节的能力。本文方法可适用于平面和三维非结构网格的质量改善及网格调整。若干算例表明了方法的有效性。     

面向复杂几何模型的并行四面体网格生成方法

面向大规模工程计算等数值模拟领域，提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入，首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格，然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并分配到相应的进程中，进程间并行地提取出子网格的表面网格，并基于几何模型对面网格进行贴体加密，最后对加密后的面网格采用Delaunay方法重新生成四面体网格，该方法可以更好地适应高性能计算机体系结构，较好地克服了并行方法中并行性能和网格质量不能兼顾的问题。对三峡大坝模型进行测试和验证，证明该方法具有良好的并行效率和可扩展性，可以在数万处理器核上并行生成数十亿高质量四面体网格。     

一类多线程并行四面体网格优化算法

提出了一类多线程并行、组合了光滑化与局部重连操作的四面体网格优化算法。采用传统的基于拓扑的数据分解策略实现了并行光滑化算法,利用图染色算法将待光滑化的点分解成多个独立点集。同时提出将一类基于几何的数据分解策略应用于局部重连操作的并行化,在每个局部重连操作涉及的几何区域中定义一个特征点,然后沿希尔伯特(Hilbert)曲线对特征点进行排序,曲线的均匀分解对应局部重连操作在各线程的分配。这一分配策略的优点是使并行执行局部重连操作时重连区域相互干涉的情形极少出现。因此,当干涉情形出现时,可选择放弃产生干涉的操作,并行优化效率和效果并无明显的负面影响。最后,数值实验验证了本文算法的效率和有效性。     

Improvements in the reliability and quality of unstructured hybrid mesh generation

This paper presents a reliable and automated approach to the generation of unstructured hybrid grids comprised of tetrahedra, prisms and pyramids for high Reynolds number viscous flow simulations. To enhance robustness, the hybrid mesh generation process starts with the formation of an isotropic tetrahedral grid. Prismatic layers are then added on no‐slip walls fully automatically by obeying user‐specified boundary conditions and three parameters: the number of the layers, an initial layer thickness normal to the walls, and a stretching factor. Topological modifications to the original isotropic tetrahedral elements are prohibited during the layer generation process. The tetrahedral elements near no‐slip walls are shifted inward and the resulting gap between the tetrahedra and the walls is filled up with prismatic elements. To enhance the quality of the prismatic layers around sharp corners, two normals are evaluated for the marching process in these regions. The addition of prismatic elements is locally stopped if negative‐volume elements are created or not enough space is left. An angle‐based smoothing method ensures that the quality of the tetrahedral elements is retained for a reasonable computational cost. The method is demonstrated for two scaled experimental supersonic airplane models designed at the National Aerospace Laboratory of Japan (NAL). Numerical results are compared with wind tunnel experimental data. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

A particle swarm optimization approach for hexahedral mesh smoothing

There are some approaches for all‐hexahedral mesh quality improvement by means of node‐movement while preserving the connectivity. Among these methods, the most easily implemented and well known one is the Laplacian smoothing method; however, for this method mesh quality improvement is not guaranteed in all cases, and this approach might cause inverted elements especially in concave regions. In this work, a method for the improvement of hexahedral mesh shape‐quality without causing inverted elements is proposed; which is based on optimization of an objective function calculated by means of the individual qualities of hexahedral elements in the mesh. The shape‐quality for each hexahedral element is defined via the condition number of the relevant element. The numerical optimization scheme is the particle swarm optimization method, which originated from observations related to the social behaviors of bird, insect, or fish colonies. The purpose of this paper is to discuss the applicability of this approach to mesh smoothing. Some examples are given in order to demonstrate the applicability. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

一种三维表面网格自动生成方法

提出了一种改进的区域分解法,用于三维表面三角形和四边形网格的自动生成。基于区域分解法的三维表面网格生成的主要技术包括三维表面三角形面片拓扑关系的建立,表面三角形面片的分组及特征面的确定,空间曲线上网格节点的生成,区域内外边界的合并,最佳剖分面的确定,以及网格的光滑处理等。本文对这些技术进行了详细的介绍。本文提出的表面网格生成方法具有算法可靠、生成网格效率高以及生成网格质量高等优点。最后给出三维表面网格生成实例验证了本文提出方法的可靠性。