结合重心坐标的泊松网格编辑算法

综合考虑泊松网格编辑在保细节特征方面的优势和重心坐标插值的光滑性两方面,提出基于重心坐标的泊松网格编辑算法。首先确定待变形区域网格模型的包围网格,以包围网格所确定的重心坐标生成控制网格,然后任意操纵控制网格,将对应重心坐标变化的信息映射为网格模型的梯度场变化,最后通过求解泊松方程的系数矩阵进行网格重构,得到变形后模型。通过实验验证,该算法克服了传统泊松网格变形算法难以保持变形结果光顺自然的缺陷,并有效的保留了模型变形的细节特征。     

稠密网格距离场的自适应快速构造

针对具有大量顶点的多边形网格,提出了一种自适应选择采样点的方法,从而使得由这些采样点所定义的距离场方程,以给定的精度逼近原多边形网格.在自适应选择采样点的过程中,需要反复求解重采样生成的距离场方程.为了充分利用已有的求解结果,采用矩阵分块技术,加速了增加采样点后距离场方程的求解.对于复杂的模型,最终保留的采样点数目可能较多,为此采用FMM方法加速了距离场场值的求解.     

基于无结构网格的有限体积法和颗粒方法相结合求解湍流的联合PDF方程

本研究着力于发展一种新的有限体积法和颗粒方法的混合算法 ,用于湍流 (冷态流以及反应流 )的速度 频率 标量联合PDF(probabilitydensityfunction)输运模型方程的数值求解 .采用一种基于无结构网格的有限体积法 ,求解质量、动量、能量平均守恒方程和平均状态方程 ,为联合PDF的输运模型方程的求解提供其所需的平均速度场和平均密度场 ;颗粒方法中 ,用MonteCarlo算法来求解PDF方程 ,为平均场的计算提供能源源项、雷诺应力、热通量、比热比等信息 .两种方法之间的耦合是一个关键 ,为了验证该算法的可行性 ,论文还对二维V型槽后的湍流冷态流场进行了数值模拟 ,并与实验、大涡模拟、k 模型的结果进行了比较 ,结果表明 ,该算法的结果与实验结果吻合得较好 .     

隧道反射波超前探测有限差分正演模拟与偏移处理

针对地下工程领域隧道不良地质灾害超前探测问题,构建断层、倾斜软弱夹层等地质灾害体的隧道介质模型,研究隧道反射波超前探测的波场传播机理与偏移成像问题。利用一阶速度-应力弹性波方程和高阶交错网格差分计算方法,导出隧道工程反射波探测数值模拟的差分计算格式、数值稳定性条件以及边界条件,对上述模型进行正演模拟,得到相应模型不同时刻的波场快照与地震合成记录;通过对这些模拟结果进行分析,验证高阶交错网格差分法在隧道波场正演中的有效性。在导出弹性波方程逆时延拓交错网格差分计算格式基础上,通过求解程函数方程,获取激发时间成像条件,进而得到隧道全波场逆时偏移算法及偏移处理程序,并应用于隧道波场偏移成像中。研究结果表明:采用高阶交错网格有限差分逆时偏移算法能使反射波归位,绕射波收敛,从而大大提高了隧道工程反射波探测的分辨率,为隧道超前探测资料的解释提供理论依据。     

虚拟实验室资源网格多任务调度

针对虚拟实验室的资源调度问题,提出了一种基于服务质量的网格算法.建立了虚拟实验室资源的网格模型,讨论了其特点;分析了虚拟实验室网格的服务质量体系,从可靠性、响应性、成本等6个方面对实验室服务质量进行量化评估,将用户的多任务调度问题描述为服务质量约束下的多任务协同寻优模型,以满足用户服务质量最大化为目标进行求解,并给出了基于遗传算子的求解算法;通过案例分析对本方案的可行性进行了验证和讨论,结果表明本方案有助于提高虚拟实验室资源利用率和服务水平.     

Allen-Cahn型相场模型的移动网格方法

针对2种流体的Alleh-Cahn型相场模型提出了一种自适应移动网格方法.移动网格方法包括网格重分布和偏微分方程求解2个相对独立的部分.通过求解一个类似于Poisson方程的偏微分方程组获得网格重分布,大量的网格点聚集在2种流体的界面附近从而提高了分辨率,而在其他的区域则仅有比较稀疏的网格点.Allen-Cahn模型用...     

保细节的基于曲面控制的网格变形

综合考虑微分域网格编辑方法在细节特征保持方面的优势以及细分曲面的任意拓扑适应性,提出一种基于曲面控制的网格变形方法.以流形网格上的离散泊松方程为理论基础,在指定变形区域模型表面设计细分曲面作为变形控制曲面,并将对它的编辑操作映射为对变形区域网格的梯度场操纵,最后通过泊松重建得到变形后的网格模型.文中变形方法克服了传统参数样条曲面难以贴合任意拓扑物体外形的缺陷,可以有效保持物体的细节特征.     

相交网格下基于最优划分的多密度梯度网格聚类算法

为解决网格聚类算法中对参数过于敏感、无法自动识别不同密度梯度类以及不同梯度类间划分不够精确等问题,提出了相交网格下基于最优划分的多密度梯度网格聚类算法(OPMDG).该算法只需用户输入一个大致的密度阀值范围,网格边长自动计算并可自动调节适应,减少了算法对参数的敏感性;提出了二重划分技术,可挖掘不同密度梯度的类;对于处于不同类上的交界点,引入了电荷间吸引力的概念,能有效解决类间聚类精度不高等问题.实验结果表明该算法是有效的.     

基于非局部隐式梯度模型的混凝土断裂损伤

介绍了隐式梯度模型及其与非局部模型的关系;分析了隐式梯度模型中非局部等价应变求解时形函数的选取原则;讨论了受均布载荷作用下平面应力裂纹混凝土板裂尖的应变场;提出了隐式梯度模型中采用数值外插法求解裂尖的非局部等价应变,解决了裂尖损伤场光滑问题.数值计算表明隐式梯度模型对避免软化损伤模拟时的病态网格依赖性和零能量损耗有非常好的效果.     

一种基于Dijkstra算法的三角网格地表模型算法

对二维地表模型运用Dijkstra算法求解最短路径时,为了减少计算量,需要对模型进行简化后,才开始进行Dijkstra算法的求解,所以结果并不符合实际地表情况。不在模型上进行任何简化,而是直接在模型上划分三角网格来处理最原始的模型。然后用基于Dijkstra算法和矢量夹角的三角网格地表模型算法求解最短路径。通过此算法完成了一个实例的最短路径求解。结果表明,采用文中算法所得到的结果符合Dijkstra算法求得的路径和实际情况,而复杂度并没有因为未简化模型而大幅上升,并且算法具有效率高、复杂度低、稳定性好等优点。     

内燃机缸内气体CFD瞬态分析中动态网格划分技术

文中深入分析了在发动机CFD瞬态分析中的4类动态网格划分技术:弹性平滑方法、动态层方法、局部重划方法和ALE方法.在此基础上,研究分析了发动机CFD瞬态分析中动态网格划分技术的改进措施,提出了基于有限容积法的组合式动态网格技术更为适合发动机CFD瞬态分析中动态网格划分.最后,文中还以屋顶式双气门发动机为例进行了二维动态网格划分,并且运用基于有限容积法的组合式发动机动态网格技术方法实现了切向进气道发动机进气过程的三维瞬态数值模拟,得到了与实验观察相一致的结果.     

Parameterization for fitting triangular mesh

In recent years, with the development of 3D data acquisition equipments, the study on reverse engineering has become more and more important. However, the existing methods for parameterization can hardly ensure that the parametric domain is rectangular, and the parametric curve grid is regular. In order to overcome these limitations, we present a novel method for parameterization of triangular meshes in this paper. The basic idea is twofold: first, because the isotherms in the steady temperature do not intersect with each other, and are distributed uniformly, no singularity (fold-over) exists in the parameterization; second, a 3D harmonic equation is solved by the finite element method to obtain the steady temperature field on a 2D triangular mesh surface with four boundaries. Therefore, our proposed method avoids the embarrassment that it is impossible to solve the 2D quasi-harmonic equation on the 2D triangular mesh without the parametric values at mesh vertices. Furthermore, the isotherms on the temperature field are taken as a set of iso-parametric curves on the triangular mesh surface. The other set of iso-parametric curves can be obtained by connecting the points with the same chord-length on the isotherms sequentially. The obtained parametric curve grid is regular, and distributed uniformly, and can map the triangular mesh surface to the unit square domain with boundaries of mesh surface to boundaries of parametric domain, which ensures that the triangular mesh surface or point cloud can be fitted with the NURBS surface.     

滑移网格法在滑阀三维瞬态流场解析的适用性分析

在滑阀换向过程的三维有限元解析中,由于流固耦合造成其网格大变形,出现三维瞬态流场解析发散的问题.提出了面向滑阀三维瞬态流场解析的滑移网格法,即通过在静止网格与动态网格间用平行滑移网格连接构建三维解析模型,以避免瞬态流场解析中动态网格反复重构所造成的计算发散问题,实现滑阀换向过程的三维瞬态流场解析.研究以某液压挖掘机多路阀回转联为对象,以液压元件动态特性试验台试验结果为基准,对比平稳工况条件下的解析值与实验结果,验证了滑移网格法在滑阀三维瞬态流场解析中的适用性,为建立挖掘机动态载荷与其阀芯结构形态间的动力学映射关系提供了工程化表达路径.     

有限元网格自动生成中的网格加密新方法

提出了一种新的网格加密方法．给出了网格密度控制的有关参数的具体定义，这些参数一般附着在目标Ｂ－ｒｅｐｓ表述中的拓扑要素上．说明了在网格加密过程中处理边界曲线离散、区域内布点及点插入等问题时所采用的有关方法，所给出的实例表明了所提出的网格加密方法的性能．     

面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法研究

针对高精度、高保真的点云数据在精简后点云数据重构网格精度降低误差增大的问题,提出了面向点云数据的复杂几何模型对象优化方法.首先通过空间八叉树法建立点云数据和网格的拓扑关系,并利用原始点云到重构网格的距离确定网格的误差,以目标精度为阈值,然后利用增点法对面片进行划分,最后根据插入点算法重新定位插入点.实验验证表明：利用该文方法对兔子和龙进行一次细分使得精简率90%兔子重构网格误差由0.81 mm提升到0.48 mm,精简率90%龙重构网格误差由0.36 mm提升到0.11 mm.     

参数化啮合斜齿轮三维有限元网格的自动生成

提出了一种参数化啮合斜齿轮三维有限元网格自动生成方法，并编制了相应的计算机程序，只需输入啮合斜齿轮必要的参数，即可自动生成一对啮合斜齿轮的三维有限元网格．对所提出的方法及程序进行了计算机仿真验证．     

运用三维动网格技术模拟计算离心泵的非定常流动

 运用三维动网格技术,对离心泵非定常流场进行数值模拟。使用Fluent流动软件的Profile文件定义叶轮计算域边界面的转向和转速,将所有计算域设在同一个惯性系中。采用弹簧光滑法、动态分层法及局部网格重构法3种方式实现计算域网格变形。在同样的计算模型、计算网格、初始条件、边界条件及软件设置条件下,将动网格与传统的滑移网格计算结果进行了对比。计算结果显示:在经历约5个叶轮旋转周期后,两种计算网格数值结果趋于一致,但动网格的迭代速度几乎是滑移网格迭代速度的3倍。原因是动网格计算仅在一个惯性系中进行,新旧网格节点的拓扑关系保证了良好的计算精度和时间上的连惯性;而滑移网格计算因多参考系之间的数据对接影响了时间上的连贯性、降低了迭代速度。研究表明采用动网格技术可实现水泵的三维非定常流场数值模拟,具有较强的通用性和广阔的应用前景。     

基于坐标测量机的曲面自适应采样的网格生成

自由曲面的数字化是自由曲面重建的关键技术之一,如何在三坐标测量机上合理对自由曲面进行采样,将关系到曲面重建精度和测量效率等重要问题,作者提出以物体重心坐标为数学模型的采样算法,该方法具有保存曲面拓扑信息和网格自组的功能,能够较准确地反映曲面的形状特征,同时对算法得到的网格数据进行了分析和处理,为坐标测量机的采样提供了一条简洁而高效的途径。     

基于局部参数化的三维表面滤波

研究对任意亏格三维网格表面的滤波.通过寻找每个网格顶点的局部区域,对各个局部区域分别进行平面参数化,插值形成局部图像片,进行小波域滤波及重构,实现了对三维表面的滤波.实验表明,该方法能够直接对任意亏格的三维表面进行低通、增强、去噪等滤波操作.由于采用逐点局部参数化,参数化带来的失真减小.用该方法不需对非零亏格的表面进行分割,就能够实现整个表面的光滑滤波.