CN116822312B - 高阶非结构化网格单元的后处理显示方法、系统及介质 - Google Patents

高阶非结构化网格单元的后处理显示方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法、系统及介质，属于电子设计自动化领域。所述方法包括：获取场物理量场信息文件；根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；通过格式转化库将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；采用后处理工具打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示。通过上述技术方案，将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。

Description

高阶非结构化网格单元的后处理显示方法、系统及介质
技术领域
本申请涉及电子设计自动化领域，具体地涉及一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法、一种高阶非结构化网格单元的后处理显示系统以及一种机器可读存储介质。
背景技术
在器件仿真过程中由于需要在大规模网格单元数量的条件下耦合求解泊松方程、连续性方程、输运方程三大基本物理方程，导致求解过程计算量大、速度慢、收敛难，使用高阶非结构化网格单元被认为是有效减少网格单元数量，降低计算复杂度和收敛难度的有效方法。然而使用高阶非结构化网格求解得到的场物理量数据，并不能直接使用现有的通用后处理软件进行有效地显示。
发明内容
本申请实施方式的目的是提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，该方法通过将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示，可以把高阶非结构化网格单元的全部节点的场物理量数据在不改变通用后处理工具的前提下，有效地显示出来。
为了实现上述目的，本申请第一方面提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，所述方法包括：
获取场物理量场信息文件；
根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；
通过格式转化库将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；
采用后处理工具打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示。
通过上述技术方案，将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。
在本申请实施例中，获取场物理量场信息文件，包括：
从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件；或者导入指定的场物理量场信息文件。
通过上述技术方案，可以实现联网或者同台设备上自动获取场物理量场信息文件，也可以通过人工操作导入来自未联网设备上的场物理量场信息文件。
在本申请实施例中，所述场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与场物理量数据在有限元法中的标号相对应；
所述预设规则根据每条场物理量数据的顺序与在有限元法中的标号的对应关系进行设置。
场物理量场信息文件中每条场物理量数据的顺序与在器件仿真方法中的设置一致，每条场物理量数据的行号代表了对应的标号，因此，按照行号与标号的对应关系，以及标号在器件仿真方法中的位置关系来设置预设规则，便于直接对场物理量场信息文件进行三角形面片化。
在本申请实施例中，所述场物理量场信息文件中每20条场物理量数据表示一个三次高阶四面体单元，每条场物理量数据的顺序与三次高阶四面体单元在有限元法中不同点的标号对应。
通过上述技术手段，使用三次高阶四面体单元作为场物理量数据的子单元，每个三次高阶四面体单元包含了20条数据，每条数据的标号明确，以子单元为划分，有效降低数据量划分的复杂度，同时直接利用场物理量场信息文件的样式。
在本申请实施例中，所述通用后处理显示文件为.vtk格式文件。
本申请第二方面提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取场物理量场信息文件；
数据拆分单元，用于根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；
格式转化库，用于将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；
后处理工具，用于打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示。
通过上述技术手段，通过数据拆分单元将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，通过格式转化库将划分后的场物理量数据转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。
在本申请实施例中，所述数据获取单元包括：
数据读取模块，用于从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件；
数据导入单元，用于导入指定的场物理量场信息文件。
通过上述技术手段，数据读取模块实现联网或者同台设备上自动获取场物理量场信息文件，数据导入单元可以通过人工操作导入来自未联网设备上的场物理量场信息文件。
在本申请实施例中，所述格式转化库为meshio格式转换库。
在本申请实施例中，所述后处理工具为paraview工具。
另一方面，本申请提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法。
通过上述技术方案，通过将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示，可以把高阶非结构化网格单元的全部节点的场物理量（包括网格顶点、网格边缘点、网格内部点）数据，在不改变通用后处理工具的前提下，有效地显示出来。
本申请实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本申请实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施方式，但并不构成对本申请实施方式的限制。在附图中：
图1是本申请一种实施方式提供的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法流程图；
图2是本申请一种实施方式提供的三次高阶四面体单元示意图；
图3是本申请一种实施方式提供的三次高阶四面体单元底面示意图；
图4是本申请一种实施方式提供的高阶非结构化网格单元的后处理显示系统框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。
实施例一
图1是本申请一种实施方式提供的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法流程图。如图1所示，所述方法包括：
S1：获取场物理量场信息文件，在一些实施例中，器件仿真软件与本申请中的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法运行在同一台设备上或者是联网的不同设备上，因此可以通过从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件，这样可以实现场物理量场信息文件的自动获取，无需人工操作。
在本申请实施例中，场物理量场信息文件以*.txt为后缀格式进行存储。数据格式如表1所示，每一行表示一条场物理量数据，每一条场物理量数据包含了网格中节点的x，y，z空间坐标以及该节点处的物理量信息，其中，x，y，z空间坐标位于前三列，物理量信息位于从第四列开始的后续列。这些物理量信息包括有该节点处的电势、电子、空穴浓度、电流密度等。具体物理量信息根据仿真需求进行设置。表1中示出的物理量信息包括：电势、电势x方向梯度、电势y方向梯度以及电势z方向梯度。
表1
S2：根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据。每三条数据对应的空间坐标组成一个三角形面片，因此在划分过程中以三条场物理量数据为一个信息组。
在本申请实施例中，所述场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与场物理量数据在有限元法中的标号相对应；
所述预设规则根据场物理量数据的顺序与在有限元法中的标号的对应关系进行设置。
场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与在器件仿真方法中的设置一致，每条场物理量数据的行号代表了对应的标号，因此，按照行号与标号的对应关系，以及标号在器件仿真方法中的位置关系来设置预设规则，便于直接对场物理量场信息文件进行三角形面片化。
在本申请一个实施例中，以三次高阶四面体单元作为场物理量数据的子单元，在所述场物理量场信息文件中每20条场物理量数据表示一个三次高阶四面体单元，每条场物理量数据的顺序与三次高阶四面体单元在有限元法中不同点的标号对应。
以朱伯芳老师在《有限单元法原理及应用》中定义的三次高阶四面体单元中点的标号为例，如图2所示，在该三次高阶四面体单元中，以底面为例，如图3所示，点的标号为1-9，底面中部点标号为10，假定在场物理量场信息文件中，标号为1的点对应的场物理量数据位于第一行，标号为2的点对应的场物理量数据位于第二行，依次类推，从图3中可以看出，标号为1、2、9的三个点组成一个三角形面片，标号为2、3、10的三个点组成一个三角形面片，标号为2、9、10的三个点组成一个三角形面片，标号为8、9、10的三个点组成一个三角形面片，标号为3、4、5的三个点组成一个三角形面片，标号为3、5、10的三个点组成一个三角形面片，标号为5、6、10的三个点组成一个三角形面片，标号为6、8、10的三个点组成一个三角形面片，标号为6、7、8的三个点组成一个三角形面片，共9个面片。因此在设置预设规则时，规则需要规定：第一行、第二行、第九行数据为一个信息组，第二行、第三行、第十行数据为一个信息组，依次类推。
通过上述技术手段，使用三次高阶四面体单元作为场物理量数据的子单元，每个三次高阶四面体单元包含了20条数据，每条数据的标号明确，以子单元为划分，有效降低数据量划分的复杂度，同时直接利用场物理量场信息文件的样式。
S3：通过格式转化库将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件，在本申请实施例中，通用后处理显示文件为.vtk格式文件，格式转化库可以是meshio等格式转化库。
S4：采用后处理工具打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示，在本申请实施例中，后处理工具可以是paraview等后处理工具。
通过上述技术方案，将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。
实施例二
本申请实施例提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，所述方法包括：
S1：获取场物理量场信息文件，在一些实施例中，器件仿真软件与本申请中的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法运行在未联网的不同设备上，因此需要通过离线设备来转移场物理量场信息文件，例如，通过移动磁盘将场物理量场信息文件从器件仿真软件所在设备转移到高阶非结构化网格单元的后处理显示方法运行的设备，因此，可以通过人工操作导入指定的场物理量场信息文件，这样可以过人工操作导入来自未联网设备上的场物理量场信息文件。
S2：根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据。每三条数据对应的空间坐标组成一个三角形面片，因此在划分过程中以三条场物理量数据为一个信息组。
在本申请实施例中，所述场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与场物理量数据在有限元法中的标号相对应；
所述预设规则根据场物理量数据的顺序与在有限元法中的标号的对应关系进行设置。
场物理量场信息文件中每条场物理量数据的顺序与在器件仿真方法中的设置一致，每条场物理量数据的行号代表了对应的标号，因此，按照行号与标号的对应关系，以及标号在器件仿真方法中的位置关系来设置预设规则，便于直接对场物理量场信息文件进行三角形面片化。
在本申请一个实施例中，以三次高阶四面体单元作为场物理量数据的子单元，在所述场物理量场信息文件中每20条场物理量数据表示一个三次高阶四面体单元，每条场物理量数据的顺序与三次高阶四面体单元在有限元法中不同点的标号对应。
通过上述技术手段，使用三次高阶四面体单元作为场物理量数据的子单元，每个三次高阶四面体单元包含了20条数据，每条数据的标号明确，以子单元为划分，有效降低数据量划分的复杂度，同时直接利用场物理量场信息文件的样式。
S3：通过格式转化库将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件，在本申请实施例中，通用后处理显示文件为.vtk格式文件，格式转化库可以是meshio等格式转化库。
S4：采用后处理工具打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示，在本申请实施例中，后处理工具可以是paraview等后处理工具。
通过上述技术方案，将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，并转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。
本申请第二方面提供一种高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，如图4所示，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取场物理量场信息文件；
数据拆分单元，用于根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；
格式转化库，用于将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；
后处理工具，用于打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示。
通过上述技术手段，通过数据拆分单元将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为三条一组，实现三角形面片化，通过格式转化库将划分后的场物理量数据转换为通用后处理显示文件，以实现使用通用后处理工具实现场物理量数据的显示。
在本申请实施例中，所述数据获取单元包括：
数据读取模块，用于从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件；
数据导入单元，用于导入指定的场物理量场信息文件。
通过上述技术手段，数据读取模块实现联网或者同台设备上自动获取场物理量场信息文件，数据导入单元可以通过人工操作导入来自未联网设备上的场物理量场信息文件。
在本申请实施例中，所述格式转化库为meshio格式转换库。
在本申请实施例中，所述后处理工具为paraview工具。
另一方面，本申请提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法。
本申请通过将场物理量场信息文件中的场物理量数据剖分成三角形网格单元，再调用meshio等针对数据格式转化的类库将其转化成vtk等通用网格文件，使用paraview等后处理显示软件实现了高阶四面体网格单元的场物理量信息的显示。
本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上结合附图详细描述了本申请的可选实施方式，但是，本申请实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请实施方式的技术构思范围内，可以对本申请实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请实施方式的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本申请实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请实施方式的思想，其同样应当视为本申请实施方式所公开的内容。

Claims (9)

1.一种高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，其特征在于，所述方法包括：
获取场物理量场信息文件；
根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；
通过格式转化库将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；
采用后处理工具打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示；
所述场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与场物理量数据在有限元法中的标号相对应；
所述预设规则根据场物理量数据的顺序与在有限元法中的标号的对应关系进行设置。
2.根据权利要求1所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，其特征在于，获取场物理量场信息文件，包括：
从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件；或者
导入指定的场物理量场信息文件。
3.根据权利要求1所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，其特征在于，所述场物理量场信息文件中每20条场物理量数据表示一个三次高阶四面体单元，每条场物理量数据的顺序与三次高阶四面体单元在有限元法中不同点的标号对应。
4.根据权利要求1所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法，其特征在于，所述通用后处理显示文件为.vtk格式文件。
5.一种高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取场物理量场信息文件；
数据拆分单元，用于根据预设规则将场物理量场信息文件中的场物理量数据划分为不同的信息组，每个信息组包含三条场物理量数据；
格式转化库，用于将划分好信息组的场物理量数据转换为通用后处理显示文件；
后处理工具，用于打开通用后处理显示文件，实现场物理量数据后处理显示；
所述场物理量场信息文件中场物理量数据的顺序与场物理量数据在有限元法中的标号相对应；
所述预设规则根据场物理量数据的顺序与在有限元法中的标号的对应关系进行设置。
6.根据权利要求5所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，其特征在于，所述数据获取单元包括：
数据读取模块，用于从器件仿真数据存储地址读取场物理量场信息文件；
数据导入单元，用于导入指定的场物理量场信息文件。
7.根据权利要求5所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，其特征在于，所述格式转化库为meshio格式转换库。
8.根据权利要求5所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示系统，其特征在于，所述后处理工具为paraview工具。
9.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行权利要求1-4中任一项所述的高阶非结构化网格单元的后处理显示方法。
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