本發(fā)明涉及網(wǎng)格生成，更具體地說(shuō)，本發(fā)明是一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法。

背景技術(shù)：

1、全四邊形網(wǎng)格是一種由四邊形單元組成的網(wǎng)格，用于數(shù)值模擬中的區(qū)域離散化，相較于三角形網(wǎng)格，全四邊形網(wǎng)格能夠提供更好的精度和穩(wěn)定性，但在復(fù)雜幾何形狀中難以生成高質(zhì)量的全四邊形網(wǎng)格，傳統(tǒng)的網(wǎng)格生成方法在處理復(fù)雜幾何時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致四邊形單元的形狀嚴(yán)重失真或不規(guī)則，全四邊形網(wǎng)格生成要在保證網(wǎng)格質(zhì)量的同時(shí)，高效地處理大規(guī)模的計(jì)算和存儲(chǔ)需求，在處理大規(guī)模復(fù)雜幾何模型時(shí)，這一問(wèn)題尤為突出，若采用并行計(jì)算方式提高計(jì)算效率，則預(yù)定義模式和網(wǎng)格生成規(guī)則的數(shù)據(jù)一致性又會(huì)成為新的阻礙。

2、為解決上述缺陷，現(xiàn)提出一種技術(shù)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，以解決上述背景技術(shù)中的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，具體步驟包括對(duì)幾何模型進(jìn)行清理，根據(jù)清理后的幾何模型設(shè)定網(wǎng)格生成的預(yù)定義模式，并對(duì)網(wǎng)格生成規(guī)則進(jìn)行定義；

3、根據(jù)幾何模型和預(yù)定義模式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于重疊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)生成全四邊形網(wǎng)格，利用基于分布式架構(gòu)平臺(tái)的方式對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成進(jìn)行協(xié)同調(diào)度；

4、運(yùn)用后處理技術(shù)對(duì)全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)生成的全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查；

5、結(jié)合對(duì)全四邊形網(wǎng)格質(zhì)量檢查的結(jié)果和網(wǎng)格生成過(guò)程中的計(jì)算精度對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成效率進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出網(wǎng)格質(zhì)量控制策略。

6、優(yōu)選的，對(duì)幾何模型進(jìn)行清理的步驟為：

7、刪除小特征，填補(bǔ)幾何模型中的小孔洞，刪除或合并幾何模型中的小邊和小面；

8、簡(jiǎn)化模型，將幾何模型中共面的多個(gè)小面合并為一個(gè)大面，對(duì)曲線和曲面進(jìn)行簡(jiǎn)化；

9、修復(fù)幾何缺陷，填補(bǔ)幾何模型中的縫隙和間隙，消除幾何模型中重疊和相交的部分；

10、優(yōu)化幾何模型，對(duì)曲面進(jìn)行平滑處理，消除褶皺和不規(guī)則形狀，并使曲面的法向量方向一致。

11、優(yōu)選的，網(wǎng)格生成的預(yù)定義模式的設(shè)定方法為：

12、對(duì)清理后的幾何模型設(shè)定基礎(chǔ)網(wǎng)格密度，對(duì)幾何模型中的細(xì)化區(qū)域設(shè)定細(xì)化網(wǎng)格密度；

13、根據(jù)幾何模型的形狀和物理應(yīng)用的方向性，確定網(wǎng)格的方向；

14、根據(jù)幾何模型的形狀，選擇網(wǎng)格劃分策略；

15、根據(jù)網(wǎng)格應(yīng)用需求設(shè)定網(wǎng)格生成的規(guī)則與約束條件，包括網(wǎng)格單元的最大和最小長(zhǎng)寬比、網(wǎng)格單元的內(nèi)角范圍以及網(wǎng)格單元之間的平滑過(guò)渡約束。

16、優(yōu)選的，運(yùn)用重疊網(wǎng)路技術(shù)生成全四邊形網(wǎng)格的過(guò)程為：

17、將幾何模型分解成若干個(gè)子域，每個(gè)子域能夠單獨(dú)進(jìn)行網(wǎng)格生成并使子域重疊部分覆蓋整個(gè)幾何模型；

18、每個(gè)子域按照預(yù)定義模式和網(wǎng)格生成規(guī)則單獨(dú)生成全四邊形網(wǎng)格；

19、對(duì)每個(gè)子域之間的重疊部分定義為重疊區(qū)域，設(shè)定重疊區(qū)域內(nèi)的插值邊界；

20、將所有子域的網(wǎng)格組合形成完整的重疊網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用插值算法在重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)渡。

21、優(yōu)選的，運(yùn)用插值算法進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)渡的方法為：

22、標(biāo)定子域a和子域b，子域a和子域b的重疊區(qū)域?yàn)閍∩b，以重疊區(qū)域?yàn)閍∩b內(nèi)的所有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)作為插值點(diǎn)；

23、對(duì)每個(gè)插值點(diǎn)賦予插值權(quán)重，插值點(diǎn)位于a的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(j,k)和b的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(m,n)之間，網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(j,k)和網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(m,n)的插值權(quán)重為wjk和wmn；

24、根據(jù)插值權(quán)重，對(duì)插值點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)插值，對(duì)插值點(diǎn)的計(jì)算值q有q＝wjk*qa(j,k)+wmn*qb(m,n)，式中，qa(j,k)為a的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(j,k)的計(jì)算值，qb(m,n)為b的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)(m,n)的計(jì)算值。

25、優(yōu)選的，通過(guò)分布式架構(gòu)對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成進(jìn)行協(xié)同調(diào)度的邏輯為：

26、標(biāo)定分布式平臺(tái)中服務(wù)器對(duì)幾何模型清理、局部細(xì)化、網(wǎng)格生成、質(zhì)量檢查子任務(wù)處理序號(hào)分別為a、b、c、d，則各子任務(wù)處理次數(shù)分別為na、nb、nc、nd，集合sub＝{na,nb,nc,nd}，進(jìn)行子任務(wù)處理的總次數(shù)為nu，對(duì)分布式架構(gòu)平臺(tái)的服務(wù)器進(jìn)行編號(hào)為e，服務(wù)器總數(shù)量為g，且e＝{1,2,3…g}，其中g(shù)為正整數(shù)，各服務(wù)器對(duì)相同預(yù)定義模式下生成的網(wǎng)格單元的平均最大長(zhǎng)寬比為ar1，各服務(wù)器對(duì)相同預(yù)定義模式下生成的網(wǎng)格單元的平均最小長(zhǎng)寬比為ar2，各服務(wù)器對(duì)相同預(yù)定義模式下生成的網(wǎng)格單元的平均內(nèi)角半角值為hs，則調(diào)度差異系數(shù)為式中，α、β分別為和的比例系數(shù)，且α、β均為正數(shù)，分布式架構(gòu)平臺(tái)中服務(wù)器進(jìn)行子任務(wù)處理的次數(shù)的最大值為max(sub)，最小值為min(sub)；

27、預(yù)設(shè)調(diào)度閾值st，當(dāng)計(jì)算所得調(diào)度差異系數(shù)sd大于等于調(diào)度閾值st時(shí)，分布式處理的數(shù)據(jù)一致性穩(wěn)定，網(wǎng)格生成的效率穩(wěn)定，不進(jìn)行協(xié)同管理；

28、當(dāng)所得調(diào)度差異系數(shù)sd小于調(diào)度閾值st時(shí)，分布式處理的數(shù)據(jù)一致性存在波動(dòng)，則網(wǎng)格生成的負(fù)載不平衡，效率低下，提示技術(shù)人員進(jìn)行跨服務(wù)器協(xié)同管理。

29、優(yōu)選的，對(duì)全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行后處理的方法為：

30、運(yùn)用in-situ后處理技術(shù)對(duì)網(wǎng)格生成過(guò)程的中間數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，檢查網(wǎng)格質(zhì)量指標(biāo)，根據(jù)預(yù)定義的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)網(wǎng)格生成過(guò)程中的中間結(jié)果進(jìn)行檢查，識(shí)別不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格單元，并記錄問(wèn)題所在位置和類(lèi)型，反饋質(zhì)量檢查結(jié)果，并對(duì)生成過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)化。

31、優(yōu)選的，對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成效率進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出網(wǎng)格質(zhì)量控制策略的邏輯為：

32、標(biāo)定質(zhì)量檢查中識(shí)別的非標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格單元為gt，t為網(wǎng)格單元的編號(hào)，通過(guò)后處理技術(shù)對(duì)網(wǎng)格生成過(guò)程的進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化的次數(shù)為op，相鄰四邊形單元的內(nèi)角差值為δθ，相鄰單元的扭曲度為δs，網(wǎng)格單元的尺寸的變化梯度為gl，網(wǎng)格生成的計(jì)算資源消耗為cp，網(wǎng)格生成時(shí)間為tg，一致性效率系數(shù)為ec＝|st-sd|，全四邊形網(wǎng)格的生成效率進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算表達(dá)式為式中，ev為評(píng)估系數(shù)；

33、預(yù)設(shè)評(píng)估閾值et，當(dāng)計(jì)算所得的評(píng)估系數(shù)ev大于等于評(píng)估閾值et時(shí)，則全四邊形網(wǎng)格的生成質(zhì)量低，通報(bào)網(wǎng)格質(zhì)量控制策略為優(yōu)化幾何模型，對(duì)局部進(jìn)行細(xì)化控制，平滑網(wǎng)格形狀，驗(yàn)證數(shù)據(jù)模擬收斂效果，提高算力資源利用率；

34、當(dāng)計(jì)算所得的評(píng)估系數(shù)ev小于評(píng)估閾值et時(shí)，則不對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量控制策略進(jìn)行通知。

35、在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

36、本申請(qǐng)通過(guò)結(jié)合分布式交互平臺(tái)與后處理技術(shù)驗(yàn)證，對(duì)基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成進(jìn)行驗(yàn)證優(yōu)化，提高計(jì)算資源的利用效果，對(duì)網(wǎng)格生成進(jìn)行協(xié)同調(diào)度，在確保數(shù)據(jù)一致性的同時(shí)加快網(wǎng)格生成效率，運(yùn)用重疊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高網(wǎng)格生成的精度與速度，解決了在處理大規(guī)模復(fù)雜幾何模型時(shí)，數(shù)據(jù)一致性與處理速度之間的矛盾。

技術(shù)特征：

1.一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，具體步驟包括對(duì)幾何模型進(jìn)行清理，根據(jù)清理后的幾何模型設(shè)定網(wǎng)格生成的預(yù)定義模式，并對(duì)網(wǎng)格生成規(guī)則進(jìn)行定義；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，對(duì)幾何模型進(jìn)行清理的步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，網(wǎng)格生成的預(yù)定義模式的設(shè)定方法為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，運(yùn)用重疊網(wǎng)路技術(shù)生成全四邊形網(wǎng)格的過(guò)程為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，運(yùn)用插值算法進(jìn)行數(shù)據(jù)過(guò)渡的方法為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，通過(guò)分布式架構(gòu)對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成進(jìn)行協(xié)同調(diào)度的邏輯為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，對(duì)全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行后處理的方法為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，其特征在于，對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成效率進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出網(wǎng)格質(zhì)量控制策略的邏輯為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于預(yù)定義模式的全四邊形網(wǎng)格生成方法，具體涉及網(wǎng)格生成技術(shù)領(lǐng)域，具體步驟包括對(duì)幾何模型進(jìn)行清理，根據(jù)清理后的幾何模型設(shè)定網(wǎng)格生成的預(yù)定義模式，并對(duì)網(wǎng)格生成規(guī)則進(jìn)行定義，根據(jù)幾何模型和預(yù)定義模式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，基于重疊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)生成全四邊形網(wǎng)格，利用基于分布式架構(gòu)平臺(tái)的方式對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成進(jìn)行協(xié)同調(diào)度，運(yùn)用后處理技術(shù)對(duì)全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)生成的全四邊形網(wǎng)格進(jìn)行質(zhì)量檢查，結(jié)合對(duì)全四邊形網(wǎng)格質(zhì)量檢查的結(jié)果和網(wǎng)格生成過(guò)程中的計(jì)算精度對(duì)全四邊形網(wǎng)格的生成效率進(jìn)行評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出網(wǎng)格質(zhì)量控制策略，有效解決了處理大規(guī)模復(fù)雜幾何模型時(shí)，數(shù)據(jù)一致性與處理速度之間的矛盾。

技術(shù)研發(fā)人員：劉愷,葉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳秩益科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2