[发明专利]一种六面体非结构网格自动生成方法

权利要求书

1.一种六面体非结构网格自动生成方法，其特征在于，该方法的具体操作步骤如下：

步骤一，读入数据源——通过识别STL模型文件方法(奇偶性原则法)确定研究模型以及研究域，通过计算三角形面片间的二面角，对特征边、特征点进行归类，提取区域几何特征；

步骤二，基于模型特征点、特征边、曲率等特征建立加密场，以便控制网格单元尺寸；

步骤三，以八叉树思想为基础，考虑研究域的各个方向的边界约束，采用自内而外栅格法生成核心网格；

步骤四，以最左下角格子为出发点对每一个格子进行区分，把每个方向的边界格子进行分类；

步骤五，投影边界网格，进行表面拟合处理。剔除所有8个顶点不全在研究域内部的网格单元，保留全部在研究域内的网格单元；

步骤六，边界平滑处理。选用曲率准则对边界进行平滑处理；

步骤七，通过表面曲率建立加密场。遍历模型表面，即可建立基于模型表面曲率的加密源点场，可以根据上述生成的加密源点信息场，判断所有六面体单元的加密属性，以生成六面体网格的空间加密场；

步骤八，进行网格质量优化处理，提高网格质量；

步骤九，打印网格，输出CGNS网格文件。

2.根据权利要求1所述的六面体非结构网格自动生成方法，其特征在于，所述步骤具体为：

步骤一，首先通过手动确定整体的研究域，主要通过下x、y、z三个方向进行确定，选用x、y、z直坐标系的目的是其对于六面体的格子生成更加方便简洁；如圆柱绕流中，x、y方向的计算域长度需为圆柱直径的十五倍，z方向则为圆柱高的十五倍。对于不同的圆柱模型有着不同的尺寸，甚至有很多不规则的圆柱体，所以需要手动确定研究域；

步骤二，对三维模型的表面进行采样，主要是通过读取STL文件来确定模型的特征边、特征点。在读取模型时使用奇偶性原则法来确定模型的内部或者外部，在计算时如研究外流场则对内部节点进行删除，反之对外部节点进行删除。在圆柱绕流中，我们主要目的是研究圆柱外部绕流的流场信息以及涡脱落等情况，对于圆柱内部格子不参与计算，可以删除来减少内存的占用。

步骤三，生成内部分区的网格，随后采用前沿推进法生成边界分区的网格；

步骤四，执行上一步后，边界分区内部可能会剩下很多超出研究域的锯齿网格通过判定对此类网格进行去除，并根据留下的小空腔生成这些小空腔的网格，并使得边界平滑；

步骤五，根据加密场中各单元所有节点的加密属性，选择对映的区域进行加密处理。下列分别介绍各模板的使用情况：

一个单元所有节点均为要加密节点，则需要加密该单元；

一个单元有6个为c加密节点，并且两个未加密节点位于两个共边面上，则需要加密该单元；

一单元有4个为需要加密节点，并且该个四个节点共面，则需要加密该单元；

一单元有3个节点为加密节点，并且这3个节点位于两共点边上，则需要加密该单元；

一单元有2个节点为加密节点，且该两点共边，则需要加密该单元；

一单元有1个节点为待加密节点，则需要加密该单元。

步骤六，通过调整节点位置来改善单元质量，釆用拉普拉斯平滑技术进行几何优化，拉普拉斯算法类型的方法是将网格点移动到其相邻网格点的中心位置，该方法实现较为简单，并且不会改变网格拓扑关系。

对于实体模型，可直接通过拉普拉斯平滑技术进行几何优化，如下1.0公式所示：

P_i`＝P_i+μ*LAP(i) 2.0

步骤七，打印非结构化网格。打印文件一般选择CGNS文件，CGNS库作为一个庞大的数据管理函数库，其几乎涵盖了所有CFD数据类型，作为CFD的输入输出标准有着非常好的优势。因此，现在几乎所有的CFD前处理、求解器、后处理软件都支持CGNS格式的文件传输。