CN111292422A - 一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法 - Google Patents

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李都宁
陈灏
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Abstract

本发明公开一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，包括以下步骤：S1、针对三角面片的某个顶点，根据该顶点在原始几何模型的曲面上的位置，计算得到该顶点的法线方向向量，对于三角面片的三个顶点，计算得到三个法线方向向量；S2、根据三角面片的三个顶点坐标以及三个法线方向向量，构造插值多项式；S3、根据三角面片和需要划分的网格尺寸，利用插值多项式，插值出新的点位置；S4、依次遍历所有的三角面片，得到最终的点集；S5、对得到的点集进行三角形网格划分。该方法针对离散形式的三角面片模型，通过有效利用法线信息，对于包含曲面的模型，相比传统方法，所生成的网格节点与原始几何之间的误差大大减少，从而提高了网格质量。

Description

一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法
技术领域
本发明涉及改进网格生成质量技术领域，特别是涉及一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，可应用于CAE仿真的前处理过程，特别是用于对几何模型的网格划分过程中。
背景技术
网格划分属于有限元计算的前处理部分，通过把CAD模型离散成很多小的单元，得到求解域的几何离散区域。网格质量是指网格几何形状的合理性，网格的质量好坏直接影响有限元计算的精度。网格质量可用细长比、锥度比、内角、翘曲量、拉伸值、边节点位置偏差等指标度量，划分网格时一般要求网格质量能达到某些指标要求。Delaunay三角形法作为其中一种网格生成方法，该方法可以基于给定的三角面片形式(类似STL格式)的模型，在模型边界，如边界线、边界面上生成相应的点集后，最终划分成指定尺寸大小的网格。点集与模型边界的匹配程度直接影响到最终网格生成的质量。传统网格划分的过程如图1所示。
传统网格划分方法在采用离散的三角面片模型进行划分网格时，最终划分的网格质量依赖于三角面片离散的精度，如原始的几何边界线为曲线，则最终划分出来的网格边界线很可能对曲线边界线拟合精度不高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，能够有效的改善现有存在的情况，解决由于对原始几何进行三角面片离散后带来的网格划分精度问题。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，其特点在于，其包括以下步骤：
S1、针对三角面片的某个顶点，根据该顶点在原始几何模型的曲面上的位置，计算得到该顶点的法线方向向量，对于三角面片的三个顶点，计算得到三个法线方向向量；
S2、根据三角面片的三个顶点坐标以及三个法线方向向量，构造插值多项式；
S3、根据三角面片和需要划分的网格尺寸，利用插值多项式，插值出新的点位置；
S4、依次遍历所有的三角面片，得到最终的点集；
S5、对得到的点集进行三角形网格划分。
较佳地，插值多项式采用二次多项式、指数形式多项式或三角函数多项式。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明提出了一种基于三角面片模型顶点法线改进网格生成质量的方法，该方法针对离散形式的三角面片模型，通过有效利用法线信息，对于包含曲面的模型，相比传统方法，所生成的网格节点与原始几何之间的误差大大减少，从而提高了网格质量。
附图说明
图1为现有技术中网格划分过程示意图。
图2为本发明较佳实施例的网格划分过程示意图。
图3为本发明较佳实施例的网格划分流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例提供一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，在基于三角面片模型边界生成点集时，能够根据三角面片所对应的曲面模型的准确法线方向，插值生成边界上的点集，用于网格划分算法的输入，进而得到高精度的网格，整个过程如图2所示。
如图3所示，实施过程包括以下步骤：
S1、针对三角面片的某个顶点，根据该顶点在原始几何模型的曲面上的位置，计算得到该顶点的法线方向向量，对于三角面片的三个顶点，计算得到三个法线方向向量。
S2、根据三角面片的三个顶点坐标以及三个法线方向向量，构造插值多项式。
其中，插值多项式采用二次多项式、指数形式多项式或三角函数多项式。
S3、根据三角面片和需要划分的网格尺寸，利用插值多项式，插值出新的点位置。
S4、依次遍历所有的三角面片，得到最终的点集。
S5、对得到的点集进行三角形网格划分。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于曲面法线改进网格生成质量的方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、针对三角面片的某个顶点，根据该顶点在原始几何模型的曲面上的位置，计算得到该顶点的法线方向向量，对于三角面片的三个顶点，计算得到三个法线方向向量；
S2、根据三角面片的三个顶点坐标以及三个法线方向向量，构造插值多项式；
S3、根据三角面片和需要划分的网格尺寸，利用插值多项式，插值出新的点位置；
S4、依次遍历所有的三角面片，得到最终的点集；
S5、对得到的点集进行三角形网格划分。
2.如权利要求1所述的基于曲面法线改进网格生成质量的方法，其特征在于，插值多项式采用二次多项式、指数形式多项式或三角函数多项式。
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