• ISSN 0258-2724
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基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控

王奇胜 高博青 吴慧

王奇胜, 高博青, 吴慧. 基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210
引用本文: 王奇胜, 高博青, 吴慧. 基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控[J]. 西南交通大学学报, 2020, 55(2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210
WANG Qisheng, GAO Boqing, WU Hui. Bubble Model Based Grid Generation and Grid Size Control over Free-Form Surface[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210
Citation: WANG Qisheng, GAO Boqing, WU Hui. Bubble Model Based Grid Generation and Grid Size Control over Free-Form Surface[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2020, 55(2): 350-356. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210

基于气泡模型的自由曲面网格生成和调控

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180210
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51678521,51778558)
详细信息
    作者简介:

    王奇胜(1991—),男,博士研究生,研究方向为自由曲面的网格划分,E-mail:civilengineerwqs@163.com

    通讯作者:

    高博青(1963—),男,教授,研究方向为空间结构鲁棒性和自由曲面网格结构,E-mail:bqgao@zju.edu.cn

  • 中图分类号: TU311.41

Bubble Model Based Grid Generation and Grid Size Control over Free-Form Surface

  • 摘要: 为了在自由曲面上生成形状规整、大小可控的三角形网格,提出一种基于气泡运动模型的网格自动生成方法. 将适量的网格点布置在离散化的曲面上,并模拟为弹性气泡. 引入气泡间的相互作用力和曲面对气泡的吸附力,得到各气泡的运动控制方程. 采用数值方法近似求解气泡系统的平衡状态. 将平衡后的气泡中心用曲面Delaunay法连接成曲面上的三角形网格. 在气泡模型中,通过相对半径函数控制各气泡的相对大小,进而实现对网格大小的调控. 通过在相对半径函数中考虑气泡中心到特定点或线的距离、参考线或曲面的曲率等因素的影响,生成网格大小与曲面特征相适应的三角形网格. 6个算例结果表明,该方法生成的网格形状规整、疏密有致,其形状质量指标都高于0.97;该方法为网格结构的设计提供了参考.

     

  • 图 1  气泡法各阶段示意

    Figure 1.  Steps of the bubble-based method

    图 2  气泡间的相互作用力

    Figure 2.  Force between bubbles

    图 3  网格生成算例2

    Figure 3.  Case 2 of grid generation

    图 4  网格生成算例3

    Figure 4.  Case 3 of grid generation

    图 5  网格生成算例4

    Figure 5.  Case 4 of grid generation

    图 6  网格生成算例5

    Figure 6.  Case 5 of grid generation

    图 7  拟分子法划分的网格M6(算例6)

    Figure 7.  Grid M6 generated by molecular-based method (case 6)

    表  1  网格质量评价

    Table  1.   Quality evaluation of grids

    对象调控方式杆长 形状质量指标
    平均值/m离散系数 平均值方差/× 10−4
    M1均匀5.110.063 0.9882.92
    M2距离2.490.184 0.9786.32
    M3距离3.390.149 0.9767.68
    M4曲率2.560.141 0.9776.82
    M5综合3.890.151 0.9776.62
    M6均匀5.250.162 0.93528.6
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-21
  • 修回日期:  2018-06-25
  • 网络出版日期:  2018-07-08
  • 刊出日期:  2020-04-01

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