复杂曲面数模线预处理方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂曲面数模线预处理方法，包括如下步骤：步骤一、确定数模线的首端点和尾端点；步骤二、确定可能需要合并的数模线；步骤三、确定需要合并的数模线的端点。与现有技术相比，本发明专利技术的积极效果是：本发明专利技术实现了确定零碎数模线首端和尾端，并此基础上，给出了筛选出可能需要合并的数模线的方法，进而通过两条数模线的相对夹角计算出其相对位置的实现方法，由此确定两条数模线合并时的连接关系。采用本发明专利技术对复杂几何外形表面的零碎数模线进行了预处理，确保了数模线的质量，使得复杂数模面上生成网格的效率大大增加。本发明专利技术方法可广泛用于复杂数模表面网格生成等对网格生成效率有要求的领域。

【技术实现步骤摘要】
复杂曲面数模线预处理方法
本专利技术属于计算流体力学(简称CFD)的网格生成领域，具体涉及一种复杂曲面数模线的预处理方法，采用本专利技术方法可以实现在不影响最终网格质量的前提下减少数模上数模线的数量，从而保证网格的生成效率。
技术介绍
网格生成过程中往往会遇到较为复杂的数模曲面，在此基础上生成相应的数模线时，由于曲面复杂且过渡不够平滑，从而产生大量冗余、零碎的数模线。基于数模面、线的贴体网格绘制时，由于零碎的数模线干扰，绘制过程会会增加很多不必要的操作，同时也会导致出错概率增加，造成很大的不便进而极大影响网格生成效率。在应用中希望基于数模表面的网格生成具有较高的生成效率，然而在网格生成
，上述情况是普遍存在，很多应用都不能高效率地完成。而目前尚未有一种有效的方法来消除复杂数模曲面上零碎网格线在网格生成过程中产生的不良影响，并且由此而提高网格的生成效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提出了一种复杂曲面数模线预处理方法，用于解决目前复杂数模曲面极易生成零碎数模线影响网格生成效率的难题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复杂曲面数模线预处理方法，包括如下步骤：步骤一、确定数模线的首端点和尾端点；步骤二、确定可能需要合并的数模线；步骤三、确定需要合并的数模线的端点。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术旨在解决目前复杂数模面产生大量零碎的数模线，在多个应用领域中产生较大负面影响的技术难题，提供了一种合并零碎数模线以消除消极影响的数模线预处理方法。本专利技术实现了确定零碎数模线首端和尾端，并此基础上，给出了筛选出可能需要合并的数模线的方法，进而通过两条数模线的相对夹角计算出其相对位置的实现方法，由此确定两条数模线合并时的连接关系。采用本专利技术对复杂几何外形表面的零碎数模线进行了预处理，确保了数模线的质量，使得复杂数模面上生成网格的效率大大增加。本专利技术方法可广泛用于复杂数模表面网格生成等对网格生成效率有要求的领域。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为未进行预处理的数模线示意图；图2为经过预处理之后的数模线示意图。具体实施方式本专利技术根据复杂数模曲面边界容易产生零碎数模线的特点，在参数空间内将数模面上生成的所有数模线在参数空间内进行归一化，根据数模线端点在参数空间内的数值判断得到数模线的首尾端点，找到数模上可能需要连接的用来合并数模线的两个端点，之后再通过进一步计算得到这两个端点端向量的夹角，通过夹角的大小来判定是否需要合并这两条数模线。然后在上述复杂数模面上的零碎数模线之间，根据所获得的端点之间的位置参数，对相应的数模线进行必要的预处理，新生成的数模线具有较高的保型率，且大大减少了数模线的数量，避免了物面网格生成过程中冗余数模线的干扰和过多无用的人工干预，大大简化了提取边界数模线的操作，从而保证了网格的生成效率。本专利技术方法具体包括如下步骤：步骤一、数模线首尾端点的确定数模线本质上是构成数模曲面上的边界曲线。在读入数模文件之后，先进行Nurbs曲面解析，随后在数模曲面边界上生成数模线。由于复杂数模曲面过渡不够平滑，单一曲面会被误判为多个曲面，因此在生成数模线时会出现在一条边界曲线上生成多段线的情况。由此会导致数模边界数模线数量极大的增加，随着数模复杂程度的增加，零碎数模线的生成概率也会随之增加。针对零碎数模线的干扰问题，要进行碎线的整合，因此会存在数模线端点的合并过程。每条数模线都有两个端点，要想将两条数模线的哪些端点相连，首先要对数模线的端点进行定义，即确定数模线的首尾端点。在确定数模线首尾端点的过程中，需要将数模线归一化，这一过程在参数空间里无法定义，在参数空间里，参数值u为0的点映射到坐标空间中得到的坐标点为数模线的首端点，参数值u为1的点映射到坐标空间得到的坐标点为数模线的尾端点。步骤二、判断筛选可能需要合并的数模线在定义和确定数模线的首尾端点之后，需要进一步判断和筛选出可能需要合并的数模线，判定标准为端点之间距离。若已知一段数模线S1的首尾端点分别是A1、B1，另一段数模线S2的首尾端点为A2、B2。则需计算这四点两两结合得到的线段LA1A2、LA1B2、LB1A2、LB1B2的长度，若上述任意一条线段的长度小于1×10-7,则数模线S1、S2处于待合并状态，反之继续筛选。三维空间求已知两点距离L的方程为：方程里x1,y1,z1和x2,y2,z2是所求线段的两端点在三维空间里的坐标，带入方程便可以获得两点间距离。步骤三、确定需要合并的数模线端点根据步骤二可获得待合并的数模线，再进一步进行确认S1、S2能否合并。判定过程中，首先需要得到端点向量，由于端点分为首端点和尾端点两种，所以要分为两种情况。如果端点为首端点，为了计算首端点的端向量(即首端向量)，取数模线上参数值u为1×10-7的点映射到坐标空间的坐标点为P10，取数模线上参数值u为0的点映射到坐标空间点为P11。如果连接点是前一条数模线的首点，则数模线的首端向量是以P11为终点，P10为起点构成的向量否则向量的起点为P11，终点为P10。同理，如果端点为尾端点，为了计算尾端点的端向量(即尾端向量)，则取数模线上参数值u为1-1×10-7的点映射到坐标空间的坐标点为P20，取数模线上参数值u为1的点映射到坐标空间的坐标点为P21。如果连接的点是前一条数模线的尾点，则数模线的尾端向量是以P21为起点，P20为终点构成的向量否则尾端向量的终点为P21，起点为P20。由步骤二可知，两条数模线合并的可能性有四种，分别是A1A2，A1B2，B1A2，B1B2，假如为A1A2，即S1的首点与S2的首点相连时，S1、S2各自的连接端向量分别以各自的P11为终点，P10为起点构成的向量和P11为起点，P10为终点构成的向量；假如为A1B2，即S1首点与S2的尾点相连时，则S1的连接端向量为以P11为终点，P10为起点构成的向量，S2的连接端向量为以P21为起点，P20为终点构成的向量；假如为B1A2，即S1的尾点与S2的首点相连时，则S1的连接端向量为以P21为终点，P20为起点构成的向量，S2的连接端向量为以P11为首点，P10为终点构成的向量；假如为B1B2，即S1的尾点与S2的尾点相连时，S1、S2各自的连接端向量分别以各自的P21为终点，P20为起点构成的向量和P21为起点，P20为终点构成的向量。由空间向量夹角公式可得向量与的夹角θ。空间向量夹角公式为：方程里是S1，S2连接点的端向量，θ为两向量的夹角。由方程得到θ值，如果θ≤10°则将S1，S2合并成一条新的数模线，如果θ＞10°则取消S1，S2的待合并状态。即，若A1A2，A1B2，B1A2，B1B2这四种连接方式中，任一连接方式满足：θ≤10°则两条数模线S1，S2通过该两点合并成一条新的数模线，比如：A1A2满足合并条件，则将二者连接后得到新的数模线B1-A1-A2-B2；如果是A1B2满足合并条件，则将二者连接后得到新的数模线B1-A1-B2-A2；如果是B1A2满足合并条件，则将二者连接后得到新的数模线A1-B1-A2-B2；如果是B1B2满足合并条件，则将二者连接后得到新的数模线A1-B1-B2-A2。通过上述步骤，便将一个数模面的多条碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、确定数模线的首端点和尾端点；步骤二、确定可能需要合并的数模线；步骤三、确定需要合并的数模线的端点。

【技术特征摘要】
1.一种复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、确定数模线的首端点和尾端点；步骤二、确定可能需要合并的数模线；步骤三、确定需要合并的数模线的端点。2.根据权利要求1所述的复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：步骤一所述确定数模线的首端点和尾端点的方法为：将参数值为0的点映射到坐标空间中得到的坐标点为数模线的首端点，将参数值为1的点映射到坐标空间中得到的坐标点为数模线的尾端点。3.根据权利要求2所述的复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：步骤二所述确定可能需要合并的数模线的方法为：设一段数模线S1的首尾端点分别是A1、B1，另一段数模线S2的首尾端点为A2、B2，则这四个端点两两结合得到的线段为LA1A2、LA1B2、LB1A2、LB1B2，若上述任意一条线段的长度小于1×10-7,则两段数模线S1和S2处于待合并状态，反之则不能合并。4.根据权利要求3所述的复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：四个端点两两结合得到的线段的长度L的计算方法为：其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)是所求线段的两端点在三维空间里的坐标。5.根据权利要求3所述的复杂曲面数模线预处理方法，其特征在于：步骤三所述确定需要...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐龙，卢风顺，庞宇飞，雷勇强，潘艳，丁华，谢冬香，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51