三角形网格的自动生成及其局部加密技术研究

将目前比较流行的三角形网格生成方法前沿生成法和delaunay方法结合起来,形成一种新的三角形网格生成方法。利用节点的间距函数来控制计算区域内网格尺寸的变化和疏密过渡,优先处理边界尺寸最长边,逐渐在计算域内过渡生成网格尺寸减小的三角形,最终实现计算区域的三角化。同时利用源项加密和边界加密的方法将工程区域网格细化。     

基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子

采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS有限元模型。通过数值计算,分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响,比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关,其计算结果更稳定可靠。该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。     

一种两维区域三角剖分算法的改进及其应用

经过对文献[1]S.H.LO方法的改进,考虑到海岸河口海区、河道等水域的特点,提出了一个在水动力数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成方法,编制了三角形网格自动生成通用程序。该方法通过引入区域内节点间距函数,人为给定某一定值或渐变数值可在任一局部水域进行网格加密。应用该方法成功对胜利油田海域的数学模型计算域进行了三角自动剖分。     

三角形网格自动生成技术的应用

经过对文献 [1]方法的改进 ,考虑到海岸河口海区、河道、湖泊、水库等水域的特点 ,提出了一个在水动力、水环境数学模型中十分适用的三角形网格的自动生成技术 ,编制了三角形网格自动生成通用程序     

三角网格等效体积法计算河床冲淤

文章针对三角形网格模型，提出并证明了河床冲淤的三角网格等效体积算法，最后结合工程实例，对算法的计算结果进行了对比分析。     

一种三角形网格自动生成技术

在研究总结目前流行的三角形网格自动生成法的基础上,提出前沿生成与Delaunay三角化组合起来的三角形自动生成方法。该方法解决了Delaunay法中离散点域的构造问题,不会产生重合点,不用进行点集排序和坏点剔除,同时避免了前沿生成法中过多的校验。该法计算效率高,对复杂边界适应性好,可实现三角形尺度的渐变过渡。应用该方法成功进行了三峡电站日调节数学模型计算域的自动剖分。     

明渠交汇口水流浅水二维数学模型研究

针对明渠交汇口缓流流动特性,建立基于高性能有限体积数值方法、具有二阶精度的非恒定浅水二维水流数学模型。基本控制方程采用浅水二维水流方程;采用能够有效捕捉激波的高性能有限体积方法离散控制方程;采用了隐式方法处理阻力项,从而保证了模型的稳定性。采用非结构三角形网格系离散计算区域。最后,应用实测资料对两种模型进行了验证比较,结果表明该模型可模拟明渠交汇口基本流动特性,显示了对天然河流广阔的应用前景。     

共形FDTD网格剖分方法及其在舰船电磁环境效应仿真中的应用

对于时域有限差分(FDTD)数值仿真方法,网格生成是其重要前处理过程。大部分商业模型都使用三角形面片描述其结构,而FDTD必须使用六面体网格,因此必须使用合适的剖分算法将模型结构对齐到FDTD的计算区域。而目前基于原点探测的传统网格生成算法存在效率和精度等若干问题。基于射线追踪原理,通过检测网格射线族和三角形面片模型间的交点位置,求解模型结构和FDTD元胞之间的位置关系,从而可高效、精确生成FDTD仿真算法必须的网格信息,并通过进一步应用多方向射线追踪方法,解决特殊模型结构可能导致部分模型的剖分信息不完整的问题。最后,通过将该剖分方法应用于带有战斗机的航母飞行甲板模型,并结合高阶共形FDTD方法,成功预测其在高功率电磁脉冲下的表面电流分布问题。     

动网格技术中局部重构方法的改进研究

Delaunay三角化方法是生成非结构网格常用的方法之一,其生成效率比阵面推进法高,但布点能力较弱.在解决大位移运动时常用方法是网格局部重构,但网格重构会增加计算工作量.文中针对局部重构方法中的窗口边界确定方法进行研究,提出了一种改进方法,不仅可以提高Delaunay三角化方法的布点能力,而且省去了繁琐的窗口边界提取步骤,提高了运动网格计算速度和网格质量;利用无量纲半径作为程序全局变量,在保证网格质量的前提下,提高了运动网格的智能性,减少了人工干预.     

一种基于分子动力学的网格划分方法

为生成船体典型结构四边形网格,提出一种基于分子动力学的网格划分方法。将正负带电粒子均匀地分布到网格生成域内,带电粒子在库伦相互作用以及Lennard-Jones势[1]的作用下在网格生成域内按动力学方程运动,并趋向于形成四边形形状分布。当带电粒子运动趋于稳定后,对其使用Delaunay三角剖分[2–3]划分网格生成域,合并相邻三角形后得到一系列偶数边形网格。对非四边形的偶数边形网格进行修补后,可以得到全四边形网格。实验结果表明,该方法能够生成质量较好的船体典型结构四边形网格划分。     

任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分在水动力数值模拟中的应用

针对任意多点共圆平面的Delaunay三角剖分问题提出新的计算方法,在不改变原点集的条件下找到任意Delaunay三角形后,随即判断其外接圆上是否存在其他的共圆点;在找到共圆点后,采用简单策略生成共圆点所围区域的三角网格,并对给定原始边界穿越共点圆的情况进行算法讨论。该算法在水动力数值模拟过程中增加的计算量较少,能取得较好的数模计算效果。     

Development of a finite element modeling system for ship structures

In ship structural design, many structural analyses by the finite element method are carried out on models at several different scale levels; for example, a whole ship, cargo hold parts, and detailed structures. However, one serious problem with this design and analysis process is that the generation of the finite element models for a complex configuration is very difficult and laborious. To overcome this problem, an object oriented, finite element modeling system, MODIFY, has been developed by the authors. In this paper, the concept of the finite element modeling system and the techniques for the construction of the system are explained. First, the object oriented data structure of the system, based on the Part-Object concept, is proposed. In this concept, not only the geometry of the domain but also the analytical conditions, such as boundary conditions and material properties, and the finite element model, are represented by the object oriented data structure. By using this data structure, effective finite element model generation can be expected. Second, a mesh generation algorithm based on the frontal method is described. The original frontal method by S.H. Lo was improved for application to three-dimensional curved surfaces. A new inner node placement technique to make quadrilateral elements around stress concentrated areas is also proposed. These techniques are suitable for ship structures, and more accurate results from the finite element analysis can be expected. Moreover, the parallel mesh generation is implemented in MODIFY by using the client-server concept to accelerate mesh generation. Third, a prototype system for the automatic finite element model generation for different analysis levels is proposed. The system is based on the concept of the PD part, which is the part in the design and production stage, and automatic computing of the intersection between PD parts. The validity of this system is demonstrated by some examples.     

The real-time display algorithm of objects in seabed

Three-dimension electronic chart display information system (ECDIS) is one of the new developing directions of electronic navigation chart, and its real-time quality is one of the important requirements. In this paper the algorithm of simplifying triangle surface using edge contraction, which can ensure the real-time display of objects in seabed environment, was put forward. The optimum contraction point was determined by the Lagrange matrix, so that the algorithm ensures that the contraction point locates on the original model, meanwhile meets the demands of least deviation. This algorithm can improve the plotting speed, and preserve the boundary character by using the fewer triangles to simulate objects.     

基于重新建模法的滑行艇阻力数值计算

针对采用重叠网格法对滑行艇阻力数值计算时,采用不同子域的方式会增加网格数量,且在2套网格交接位置通过插值实现数据交换会引入额外的误差,从而导致计算精度和计算效率不高的问题,引入动态边界实现的网格方法,即重新建模法。借助计算流体动力学(CFD)软件STARCCM+,分别采用2种网格方法对一模型尺度滑行艇进行数值模拟,通过对试验结果进行对比和不确定度分析,对数值方法进行确认和验证。在此基础上,采用重叠网格方法和重新建模法对不同航速滑行艇进行绕流场数值模拟。并进行阻力和航态数值结果对比。结果表明,与重叠网格方法相比,重新建模方法的计算精度和计算效率均所有提高。     

一种基于RSSI的无线传感器网络的改进定位算法

在无线传感器网络的各种应用中,传感器节点必须首先知道自身的地理位置信息,才能进一步进行目标实时监测、目标跟踪等应用。目前的节点自定位算法主要分为两大类：基于距离的和与距离无关的算法。文章提出了一种基于RSSI的改进定位算法,从三角形质心定位的模型和加权质心的权重系数这两个方面分别进行了优化。最后经过Matlab仿真表明,该改进的算法比传统的RSSI算法有更小的定位误差。     

三维非凸区域外包面的自动生成算法

海岸工程的三维建模中一般需要根据已知散乱点集重构出计算模型的外包面。文章基于区域增长法,提出一种根据给定的三维散乱点集自动寻找其合适外包面的算法。该算法从随时改变着的局部入手,去寻找该局部区域凸包上的一个三角形,最后所有的三角形形成一个闭合的区域,即为整个区域外包面。局部的大小由事先设定的搜索点数控制。当点的布局较为合理,并且给定的全局搜索点数合适的情况下,算法可以较好地还原区域的外包面。     

基于视点的多分辨率地形LOD生成方法

总结LOD自动生成的一般算法,结合渐进网格模型与实际视觉效果中视点位置和角度对场景细节程度的影响,以与视点相关的因子作为简化标准,根据视点的参数对二叉顶点树的节点进行合并或展开调整模型各部分的细节层次。简化过程采用渐进网格结构,建立多层次LOD数据模型,有效地简化地形模型的绘制,提高了生成效率,使得生成的多分辨地形有较高的可视性和真实感。