本发明专利技术公开了一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成及加密方法。本发明专利技术的方法是先设定固化体高度、固化体半径、回填材料高度和回填材料半径四个尺寸参数；然后设定空间坐标系的原点，计算10个关键点坐标，根据10个关键点生成8个关键半圆弧段，然后生成内圆柱体的关键面，向正上方拉伸为内圆柱体；再生成外圆柱体的关键面，向正上方拉伸为外圆柱体，使用外圆柱体减去内圆柱体，得到中空的网格模型，使用自适应算法，对网格模型进行初次3维剖分，最后采用自适应加密算法对网格进行3维加密，结束。本发明专利技术简化核废物处置库网格模型建立的流程，减少时间消耗，且能够自动生成符合要求的网格数据。
【技术实现步骤摘要】
一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成及加密方法
本专利技术涉及核废物处置
，尤其涉及的是一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成及加密方法。
技术介绍
核废物处置对于有核国家而言，是直接制约和影响核事业发展的重要因素。截止2012年，我国已经有15个核反应堆投入运行，另有26个在建，为解决日益临近的核废物处置问题，我国已经明确提出在2020年建成核废物处置地下实验室，2050年建成核废物地下处置库。高放废物深地质处置是把高放废物埋在距离地表深约500～1000m的地质体中，并辅以工程屏障以确保高放废物处置的长期环境安全。处置高放废物的地下工程即称为“高放废物处置库”。高放废物处置库采用“多重屏障系统”概念模型的设计思路，即把废物固化体(乏燃料或玻璃固化块)贮存在废物罐中、外面包裹缓冲材料，再向外为围岩(花岗岩、凝灰岩、岩盐、粘土岩等)。在“多重屏障体系”中，一般把废物体固化体、废物罐和缓冲回填材料称为“人工屏障”，把周围的地质体称为“天然屏障”。在数值模拟中，必须采用空间离散的方法将所求解区域离散化，即形成网格模型。将人工屏障体系简化，可得到用于数值模拟的计算网格模型，该网格模型将整个模拟对象简化为一个源(包含核废料的固化体)，以及外部区域(缓冲/回填材料)。对于简化后的计算网格模型，可进一步简化为4个参数来设定，分别是：固化体高度、固化体半径、回填材料高度和回填材料半径。根据所设定的4个参数，可直接生成所需网格的外部轮廓，并通过自适应算法，对网格空间进行自动初次剖分，在得到初次剖分网格的基础上，可对其进行自适应加密，以获得更好的模拟效果。以网格生成工具GridGen为例，其生成这样的网格，需要从点->线->面->体这样的顺序来生成完整的网格，其生成过程耗时较多，误操作几率大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供了一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成及加密方法。本专利技术的技术方案如下：一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成方法，其步骤如下：(1)设定固化体高度ih、固化体半径ir、回填材料高度oh和回填材料半径or四个尺寸参数；(2)设定空间坐标系的原点，默认设定为网格模型的外圆柱体的底面圆心点；(3)计算10个关键点坐标，其顺序如下：将外圆柱体的底面圆心作为原点，首先计算用于生成内圆柱体的5个关键点坐标，分别是P1，P2，P3，P4和P5，点坐标的计算公式如下表：在得到用于生成内圆柱体的5个关键点坐标基础上，生成用于生成外圆柱体的5个关键点坐标，分别是P19，P20，P21，P22和P23，点坐标的计算公式如下表：(4)生成圆弧，连接点依次如下：生成基于关键点P2、P3和P4的圆弧1：Circle(1)＝{2，3，4}；生成基于关键点P4、P3和P1的圆弧2：Circle(2)＝{4，3，1}；生成基于关键点P1、P3和P5的圆弧3：Circle(3)＝{1，3，5}；生成基于关键点P5、P3和P2的圆弧4：Circle(4)＝{5，3，2}；生成基于关键点P21、P19和P22的圆弧29：Circle(29)＝{21，19，22}；生成基于关键点P22、P19和P20的圆弧30：Circle(30)＝{22，19，20}；生成基于关键点P20、P19和P23的圆弧31：Circle(31)＝{20，19，23}；生成基于关键点P23、P19和P21的圆弧32：Circle(32)＝{23，19，21}；(5)生成内圆柱面和体：生成闭合线5，由圆弧1、2、3和4组成，如下：LineLoop(5)＝{1，2，3，4}；由闭合线5生成面6：PlaneSurface(6)＝{5}；以面6为基础，向正上方拉伸ih长度，得到内圆柱体：Extrude{0，0，ih}{Surface{6}；}；通过拉伸，可以隐式地得到其他5个面，分别编号为28、15、19、23和27；(6)生成外圆柱面和体：生成闭合线33，由圆弧31、32、29和30组成，如下：LineLoop(33)＝{31，32，29，30}；由闭合线33生成面34：PlaneSurface(34)＝{33}；以面34为基础，向正上方拉伸oh长度，得到外圆柱体：Extrude{0，0，oh}{Surface{34}；}；通过拉伸，可以隐式地得到其他5个面，分别编号为56、43、47、51和55；7)将外圆柱各个面连接成连续面，再将内圆柱各个面连接成连续面，由这两个连续面生成网格体区域，如下：①生成外部的连续面，由面56、43、34、47、51和55组成连续面57：SurfaceLoop(57)＝{56，43，34，47，51，55}；②生成内部的连续面，由面28、15、6、19、23和27组成连续面58：SurfaceLoop(58)＝{28，15，6，19，23，27}；③在内外连续面的基础上，生成体59：Volume(59)＝{57，58}；(8)初次自适应网格模型空间剖分，分为两步骤：①以已经生成的网格的面为基础，在面上生成离散点，对生成的离散点进行三角形剖分，即二维剖分；②在网格的空间中生成离散点，对生成的离散点，包含面上的点，进行四面体剖分，即三维剖分；其整个流程为：自剖分开始，读取模型中的所有面，然后在每个面中生成离散点，在生成的离散点基础上进行Delaunay三角形剖分，得到面上的三角形；在完成了三角形剖分的基础上，读取模型中的所有体，生成体内的离散点，然后对生成的离散点进行Delaunay四面体剖分，得到体内的四面体，完成体剖分之后，整个模型的初次剖分过程结束。一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格加密方法，其核心思想是在已经得到的网格线段中取其中点作为新的网格点，根据新的网格点，涵盖原有的网格点，重新生成三角形和四面体；其具体步骤如下：(1)读取当前模型中所有的点和线段数据，分别形成点列表和线段列表；(2)对线段列表中的每一条线段均计算其中点，将计算得到的中点加入到点列表中；(3)根据新的点列表和线段列表生成面三角形和四面体，同时判断生成的三角形或四面体是否符合Delaunay特性，如果符合，则保存，否则就丢弃；(4)对所有的离散点按照步骤(3)处理之后，结束加密流程。本专利技术简化核废物处置库网格模型建立的流程，减少时间消耗，且能够自动生成符合要求的网格数据。附图说明图1为本专利技术的完整流程图。图2为设定参数的界面图。图3为网格关键点坐标计算。图4为初次3维剖分流程。图5为初次剖分得到的网格；其中(a)为网格体的面显示模式，(b)为线框显示模型。图6为自适应加密网格示意图；其中(a)为原始网格体，(b)为计算线段中心点，(c)为根据加密网格点重新生成四面体及三角形。图7为自适应网格加密算法流程。图8为一次加密得到的网格；其中(a)为网格体的面显示模式，(b)为线框显示模型。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。实施例参照图1流程。(1)设定固化体高度ih、固化体半径ir、回填材料高度oh和回填材料半径or四个尺寸参数；在某个核废处置库网格建模过程中，设定的尺寸参数分别如表1所示。表1尺寸参数尺寸参数名称尺寸参数值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成方法，其特征是，其步骤如下： （1）设定固化体高度ih、固化体半径ir、回填材料高度oh和回填材料半径or四个尺寸参数； （2）设定空间坐标系的原点，默认设定为网格模型的外圆柱体的底面圆心点； （3）计算10个关键点坐标，其顺序如下：将外圆柱体的底面圆心作为原点，首先计算用于生成内圆柱体的5个关键点坐标，分别是P1，P2，P3，P4和P5，点坐标的计算公式如下表： 坐标 X Y Z P1 ir 0 (oh‑ih)/2 P2 ‑ir 0 (oh‑ih)/2 P3 0 0 (oh‑ih)/2 P4 0 ir (oh‑ih)/2 P5 0 ‑ir (oh‑ih)/2 ； 在得到用于生成内圆柱体的5个关键点坐标基础上，生成用于生成外圆柱体的5个关键点坐标，分别是P19，P20，P21，P22和P23，点坐标的计算公式如下表： 坐标 X Y Z P19 0 0 0 P20 or 0 0 P21 ‑or 0 0 P22 0 or 0 P23 0 ‑or 0 ； （4）生成圆弧，连接点依次如下： 生成基于关键点2、3和4的圆弧1：Circle（1）={2，3，4}； 生成基于关键点4、3和1的圆弧2：Circle（2）={4，3，1}； 生成基于关键点1、3和5的圆弧3：Circle（3）={1，3，5}； 生成基于关键点5、3和2的圆弧4：Circle（4）={5，3，2}； 生成基于关键点21、19和22的圆弧29：Circle（29）={21，19，22}； 生成基于关键点22、19和20的圆弧30：Circle（30）={22，19，20}； 生成基于关键点20、19和23的圆弧31：Circle（31）={20，19，23}； 生成基于关键点23、19和21的圆弧32：Circle（32）={23，19，21}； （5）生成内圆柱面和体：生成闭合线5，由圆弧1、2、3和4组成，如下：Line Loop（5）={1，2，3，4}；由闭合线5生成面6：Plane Surface（6）={5}；以面6为基础，向正上方拉伸ih长度，得到内圆柱体：Extrude{0，0，ih}{Surface{6}；}；通过拉伸，可以隐式地得到其他5个面，分别编号为28、15、19、23和27； （6）生成外圆柱面和体：生成闭合线33，由圆弧31、32、29和30组成，如下：Line Loop（33）={31，32，29，30}；由闭合线33生成面34：Plane Surface（34）={33}；以面34为基础，向正上方拉伸oh长度，得到外圆柱体：Extrude{0，0，oh}{Surface{34}；}；通过拉伸，可以隐式地得到其他5个面，分别编号为56、43、47、51和55； （7）将外圆柱各个面连接成连续面，再将内圆柱各个面连接成连续面，由这两个连续面生成网格体区域，如下：①生成外部的连续面，由面56、43、34、47、51和55组成连续面57：Surface Loop（57）={56，43，34，47，51，55}；②生成内部的连续面，由面28、15、6、19、23和17组成连续面58：Surface Loop（58）={28，15，6，19，23，27}；③在内外连续面的基础上，生成体59：Volume（59）={57，58}； （8）初次自适应网格模型空间剖分，分为两步骤：①以已经生成的网格的面为基础，在面上生成离散点，对生成的离散点进行三角形剖分，即二维剖分；②在网格的空间中生成离散点，对生成的离散点，包含面上的点，进行四面体剖分，即三维剖分；其整个流程为：自剖分开始，读取模型中的所有面，然后在每个面中生成离散点，在生成的离散点基础上进行Delaunay三角形剖分，得到面上的三角形；在完成了三角形剖分的基础上，读取模型中的所有体，生成体内的离散点，然后对生成的离散点进行Delaunay四面体剖分，得到体内的四面体，完成体剖分之后，整个模型的初次剖分过程结束。...
【技术特征摘要】
1.一种用于核废物处置库网格建模的参数化自适应网格生成方法，其特征是，其步骤如下：(1)设定固化体高度ih、固化体半径ir、回填材料高度oh和回填材料半径or四个尺寸参数；(2)设定空间坐标系的原点，默认设定为网格模型的外圆柱体的底面圆心点；(3)计算10个关键点坐标，其顺序如下：将外圆柱体的底面圆心作为原点，首先计算用于生成内圆柱体的5个关键点坐标，分别是P1，P2，P3，P4和P5，点坐标的计算公式如下表：在得到用于生成内圆柱体的5个关键点坐标基础上，生成用于生成外圆柱体的5个关键点坐标，分别是P19，P20，P21，P22和P23，点坐标的计算公式如下表：(4)生成圆弧，连接点依次如下：生成基于关键点P2、P3和P4的圆弧1：Circle(1)＝{2，3，4}；生成基于关键点P4、P3和P1的圆弧2：Circle(2)＝{4，3，1}；生成基于关键点P1、P3和P5的圆弧3：Circle(3)＝{1，3，5}；生成基于关键点P5、P3和P2的圆弧4：Circle(4)＝{5，3，2}；生成基于关键点P21、P19和P22的圆弧29：Circle(29)＝{21，19，22}；生成基于关键点P22、P19和P20的圆弧30：Circle(30)＝{22，19，20}；生成基于关键点P20、P19和P23的圆弧31：Circle(31)＝{20，19，23}；生成基于关键点P23、P19和P21的圆弧32：Circle(32)＝{23，19，21}；(5)生成内圆柱面和体：生成闭合线5，由圆弧1、2、3和4组成，如下：LineLoop(5)＝{1，2，3，4}；由闭合线5生成面6：PlaneSurface(6)＝{5}；以面6为基础，向正上方拉伸ih长度，得到内圆柱体：Extrude...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，吴亚东，韩永国，赵冬梅，李孟伟，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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