[发明专利]一种基于分片参数化的保特征表面结构网格生成方法

说明书

本发明公开了一种保特征的结构化表面四边形网格生成方法。当前，针对于结构化四边形网格的生成方法，生成的网格质量较差，且无法有效的保持特征，难以满足仿真计算的需求。本发明的步骤：提取特征线；泛洪分解模型；boundary first flattening参数化；基于标价场的拓扑划分；求解二维三角网格面片与三维三角网格面片之间的映射关系；二维流线映射到三维，生成三维流线；整数规划求解流线离散段数；双线性插值生成二维四边形网格面片；通过二维与三维之间的映射关系，将二维四边形网格映射到三维，生成三维四边形网格面片；拼接三维四边形网格面片，生成结构化四边形网格模型。本发明可以快速地生成保特征的高质量结构化四边形网格模型。

技术领域

本发明涉及数值模拟领域前处理中的结构化四边形网格的生成过程，具体涉及一种基于分片参数化的保特征表面结构网格生成方法。

背景技术

网格生成是有限元法、有限体积法和有限差分法等数值模拟技术中的前处理过程，该过程是将由结构化三角形单元组成的网格模型转换为结构化四边形单元组成的网格模型。在数值模拟中，四边形网格由于比三角形网格有更高的求解精度、计算效率和便于改造等优点而备受青睐。

网格参数化原本是广泛应用于模型表面贴图的一种方法，其主要功能是将三维模型映射到二维区域，在二维与三维中，起到了桥梁的作用。随着网格参数化方法的不断成熟，其在速度与映射质量上都有了很大的提升，为二维算法向三维算法的拓展提供了理论支持。

当前的结构化四边形网格生成技术无法很好的保持特征信息，且生成四边形网格往往具有较多的奇异点和质量较低的四边形面片。本方法可以很好的保持特征信息，且具有较少的奇异点和低质量四边形面片。

发明内容

为提高四边形网格的质量，本发明提供了一种基于分片参数化的保特征表面结构网格生成方法。

本发明的技术方案是：通过计算二面角加手工的方法，提取特征线；通过泛洪策略，将特征线作为边界，将三维三角网格模型分解成若干三维三角网格面片；通过boundaryfirst flattening参数化方法，将每个三维三角网格面片映射成二维三角网格面片；提取二维三角网格面片的边界，通过基于标价场的方法，进行二维拓扑划分，并对每个二维三角网格面片，建立二维流线组；通过二维三角网格面片与三维三角网格面片之间的映射关系，将每个面片的二维流线组映射到三维，生成三维流线组；根据三维流线组的衔接关系建立整数规划模型，并求解，获得每个流线组的离散数值；对二维流线组采用双线性插值的方法，生成二维四边形面片；对二维四边形面片，使用Winslow光顺加面片反转检测法，进行迭代光顺；通过二维三角网格面片与三维三角网格面片之间的映射关系，将二维四边形网格映射到三维，生成三维四边形网格面片；拼接三维四边形网格面片，生成结构化四边形网格模型。本发明可以有效的保持住特征信息，且生成的网格模型具有更少的奇异点与低质量四边形面片。

本发明的方法具体包括以下步骤：

步骤1、建立分析实体对象的三维三角网格模型M_t，并通过CAD软件手工提取想要要保留的特征线集合CL。通过该步骤可获取用户想要保留的特征信息。

步骤2、使用特征线集合CL，通过泛洪策略，分解三维三角网格模型M_t。

子步骤2.1，从M_t的顶点集合V_mt中任取一点v_mt，加入到探测队列Q中；

子步骤2.2，从探测队列Q中取出一点v，探测v在M_t上的一邻域点集v_ring；