【技术实现步骤摘要】
基于红黑树的有限元单元快速查找方法及系统
本专利技术涉及光学有限元分析领域，尤其涉及一种基于红黑树的有限元单元快速查找方法及系统。
技术介绍
有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统进行模拟。利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。不同于工程力学的有限元分析，光学有限元分析中常用到从有限元面网格到有限元体网格的反向查找。在工程有限元分析方法中，只需要记录有限元单元节点的数值，其他参数都可以表示为节点变量的函数。而光学有限元分析中，无法直接获得该段光线所处的体单元序号。目前，光学有限元分析中常用的获得体单元序号的方法主要为：1.检索全部的体单元，判断光线的线段中点是否位于体单元内部。这种计算需要的前提条件是：按顺序排列的表面单元节点序号。如果体单元数量为N，这种方法需要记录接近于12N*8的字节数，以判断表面方向。如果单元i与单元j相邻，i/j的接触面就被记录2次，虽然朝向不同。这需要更多的内存，且整个方法的复杂度为O(N)水平。2.记录每个单元，及其...
【技术保护点】
1.一种基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，包括：/n根据有限元分析算法对目标物进行网格剖分，对穿过所述目标物的光线进行追迹，根据追迹结果确定所述光线穿过的表面单元的ID；/n以所述表面单元的ID为键，从预设的红黑树中查找与所述键对应的值，根据与所述键对应的值确定所述光线穿过的体单元；/n其中，所述红黑树包含至少一个键值对，所述键值对的键为所述目标物包含的表面单元的ID，所述键值对的值为所述目标物包含的体单元的ID。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，包括：
根据有限元分析算法对目标物进行网格剖分，对穿过所述目标物的光线进行追迹，根据追迹结果确定所述光线穿过的表面单元的ID；
以所述表面单元的ID为键，从预设的红黑树中查找与所述键对应的值，根据与所述键对应的值确定所述光线穿过的体单元；
其中，所述红黑树包含至少一个键值对，所述键值对的键为所述目标物包含的表面单元的ID，所述键值对的值为所述目标物包含的体单元的ID。
2.根据权利要求1所述的基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，对穿过所述目标物的光线进行追迹，根据追迹结果确定所述光线穿过的表面单元的ID，具体包括：
对穿过所述目标物的光线进行追迹，确定所述光线的通量；
根据所述通量求解所述光线的速率方程，得到用通量描述的场函数；
根据所述场函数确定所述光线与表面单元的交叉点，根据所述交叉点确定所述光线穿过的表面单元的ID。
3.根据权利要求1所述的基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，以所述表面单元的ID为键，从预设的红黑树中查找与所述键对应的值之前，还包括：
当根据有限元分析算法对目标物进行网格剖分时，记录所述目标物包含的全部表面单元，以及每个表面单元所属的体单元；
以所述表面单元的ID为键，以所述体单元的ID为值，根据每个表面单元与体单元的从属关系建立红黑树。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，根据与所述键对应的值确定所述光线穿过的体单元，具体包括：
判断与所述键对应的值的数量，如果数量为1，则所述光线穿过的体单元为与所述键对应的体单元；
如果数量大于1，则确定所述光线的第一方向，以及所述光线穿过的表面单元在与所述键对应的每个体单元内的第二方向，根据所述第一方向和所述第二方向确定所述光线穿过的体单元。
5.根据权利要求4所述的基于红黑树的有限元单元快速查找方法，其特征在于，确定所述光线的第一方向，以及所述光线穿过的表面单元在与所述键对应的每个体单元内的第二方向，根据所述第一方向和所述第二方向确定所述光线穿过的体单元，具体包括：
确定所述光线的方向矢量；
根据预先记录的每个表面单元的顶点顺序确定所述光线穿过的表面单元在与所述键...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘勤勇，刘晓萌，
申请(专利权)人：北京应用物理与计算数学研究所，中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。