The invention belongs to the field of ocean remote sensing monitoring technology, in particular to a fusion and optimization method of a ship and wake mesh model. The present invention relates to computational fluid dynamics and computational electromagnetics technology, which comprises the following steps: (1) the use of ship and wake model prior knowledge, respectively to determine the overlapping area of ship model and wake model; (2) to calculate the intersection of triangle surface element to the overlapped area of ship model and wake model; (3) the scattered point cloud of 2D Delaunay triangulation, to obtain the initial mesh fusion model; (4) eliminate deformity of triangular element, mesh optimization model. The fusion tests of a series of complex models show that the proposed algorithm is suitable for the fusion of different grid density, different structures of ship and rough sea surface, ship and wake of the grid model. The algorithm can run steadily without additional conditions, and can reduce the number of mesh elements and completely remove the deformed triangular surface elements.
【技术实现步骤摘要】
舰船与尾迹的网格模型的融合与优化方法专利
本专利技术属于海洋遥感监测
,具体涉及舰船与尾迹的网格模型的融合与优化方法。
技术介绍
三角形面元网格常用于数值建模,广泛应用于计算流体力学、计算电磁学等众多领域。单一模型的三角网格建模已实现工程化,从网格的生成到优化存在大量成熟软件。但是,在某些领域往往需要将任意两个或多个网格模型进行拼接、融合,生成一体化网格以便后续数值计算。不同模型的拼接处一般是物理场的耦合区,因此,为保证计算的精度和稳定性,往往对网格拼接处的单元形状有较高的要求。三角形面元网格的融合拼接方法主要有三类[1]:第一类是基于裁剪的方法,即利用一片网格去裁剪另外一片网格,然后在公共边界上生成新的三角形单元,将两个模型的网格融合在一起,如TurKG和LevoyM等的算法[2]。该方法的缺点是因为裁剪,公共边界处会产生大量的细小三角形,并且该方法只利用了重叠区一片网格中的顶点,另一片网格上的顶点则被完全抛弃。因此对于存在大交叠区域的网格而言,无法同时利用两片网格的重叠区进行顶点校正。第二类是基于补洞的拼接方法,即首先将重叠区的三角形全部删掉,然后通过补洞的方法重新生成重叠区的三角形。如RudingL提出的先去除N-环相交区再重建交叠区的方法[3]。这种方法对于交叠区较小的的网格非常适用,但对于存在大交叠区域的网格,虽然可通过径向基函数重新生成重叠区顶点,但新生成的顶点很难反映模型的实际形状。第三类是基于微分网格变形的方法,如利用泊松方程[4]、拉普拉斯坐标[5]等方法。这类方法需要指定一个准确的边界,边界的定位精度对融合结果影响很大;但是大范围 ...
【技术保护点】
舰船与尾迹三角网格模型的融合与优化方法,其特征在于具体步骤为:(一)利用对舰船与尾迹模型的先验知识,分别确定舰船模型与尾迹模型的交叠区域;(二)求取交叠区域舰船模型与尾迹模型中三角面元的交点;(三)剖分三角网格交叠区域每个三角面元上的散乱点,得到交叠区域新的网格结构,即初始网格融合模型;(四)消除畸形三角面元,优化网格模型;即在实现任意两个三角网格的初步融合后,控制构成网格的三角面元的内角,从而优化融合过程因剖分所产生的畸形三角面元。
【技术特征摘要】
1.舰船与尾迹三角网格模型的融合与优化方法,其特征在于具体步骤为:(一)利用对舰船与尾迹模型的先验知识,分别确定舰船模型与尾迹模型的交叠区域;(二)求取交叠区域舰船模型与尾迹模型中三角面元的交点;(三)剖分三角网格交叠区域每个三角面元上的散乱点,得到交叠区域新的网格结构,即初始网格融合模型;(四)消除畸形三角面元,优化网格模型;即在实现任意两个三角网格的初步融合后,控制构成网格的三角面元的内角,从而优化融合过程因剖分所产生的畸形三角面元。2.根据权利要求1所述的舰船与尾迹三角网格模型的融合与优化方法,其特征在于:步骤(一)的具体流程为:(1)求取船体的相交区域的方法:船体的相交区域为船侧的三角网格;(2)求取海面的相交区域的方法:组成船底部的一圈点,将它们近似看成二维点;依次连接这些点构成多边形,称为船底多边形;缩放船底多边形,分别得到一大一小两个相似的多边形,裁剪坐标在两多边形之间的海面部分,用来进行精确融合;(3)保留非相交区域的网格结构。3.根据权利要求2所述的舰船与尾迹三角网格模型的融合与优化方法,其特征在于:步骤(二)的具体流程为:对于一个空间三角网格模型,用一个三元组集合来描述,其中,表示顶点集合,表示边集合,表示三角形集合;将上述两个三角网格模型分别记为,,融合后的整体三角网格记为;三角网格,有个三角面元,其第个三角面元记为;三角网格,有个三角面元,其第个三角面元记为;(1)求取两个三角形的交点空间两个三角形有相离、相交和相切三种位置关系;对于与是交叠的,需要分别考虑和的网格结构变化;由于空间两个三角形的位置关系分为共面和异面两种,在求取两个三角形的交点时分两种情况:1)共面:计算的三条边与三条边的交点,若有交点,则交点在两个三角形的边上或顶点上;2)异面:首先,分别计算的三条边与的交点,若有交点,则交点在的顶点上、边上或内部,并向交点集合中添加;其次,分别计算的三条边与的交点,若有交点,则交点在的顶点上、边上或内部,并向交点集合中添加;(2)求取单个三角面元与复杂网格模型的交点按照上述过程(1)中方法求取该单个三角面元与复杂网格模型中每一个三角面元的交点,若有交点,则向交点集合中添加;(3)求取两个复杂网格模型的交点按照上述过程(2)中方法,判断三角网格模型上的每一个三角面元,与构成三角网格模型的全部三角面元的相交情况:若两个三角面元是相交的,则计算并记录交点;三角网格模型上的第个三角面元相应会有一个交点集,记为;里所有的点都满足三角形的方程,即所有交点都...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁娟娟,苏欢,孙玉鑫,刘鹏,任维君,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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