一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法技术

本发明专利技术涉及一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，包括以下步骤：计算几何模型的初始划分包围盒，对所述初始划分包围盒进行八叉树空间划分，得到几何模型的背景网格单元集合；根据背景网格单元集合中网格体单元与几何模型的相交关系对背景网格单元集合中的网格体单元进行分割，得到第三网格单元集合；查找第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元；基于第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元，在第三网格单元集合搜索得到预设种子点所在封闭体的包面网格。本发明专利技术避免了繁琐的几何修复工作，提高了CAE仿真模拟分析的可实施性。实施性。实施性。

【技术实现步骤摘要】
一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法


[0001]本专利技术涉及网格生成
，尤其涉及一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法。

技术介绍

[0002]在CAE仿真模拟分析领域，常用的数值模拟方法，如有限元、有限体积法等，都需要先执行网格划分，将模型区域划分成简单子区域的集合，才能在模型区域内构建数值模拟平衡方程执行数值模拟分析。这些简单子区域的集合，为网格单元集合，如四面体、六面体等网格单元的集合，也称之为网格。为了提高网格查询效率、减少网格存储量，通常采用八叉树空间划分方法，将空间递归划分为不同层次的树结构。
[0003]通常将存在交叉、缝隙、几何洞等几何与拓扑错误的CAD模型称为“脏”几何模型。对于存在交叉、缝隙，几何洞等拓扑错误的“脏”几何模型，一般都需要先进行几何修复，消除这些拓扑错误，才能采用一般的网格划分方法实现生成网格。如果“脏”几何模型存在大量难以修复的几何与拓扑问题，其清理与修复工作需要耗费大量的人工时间，不利于方便快捷的基于网格进行CAE仿真模拟分析。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，用以解决现有“脏”几何模型的难以直接生成网格的问题。
[0005]一方面，本专利技术实施例提供了一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，包括以下步骤：计算几何模型的初始划分包围盒，对所述初始划分包围盒进行八叉树空间划分，得到几何模型的背景网格单元集合；根据背景网格单元集合中网格体单元与几何模型的相交关系对背景网格单元集合中的网格体单元进行分割，得到第三网格单元集合；查找第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元；基于第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元，在第三网格单元集合搜索得到预设种子点所在封闭体的包面网格。
[0006]基于上述技术方案的进一步改进，根据背景网格单元集合中网格体单元与几何模型的相交关系对背景网格单元集合中的网格体单元进行分割，得到第三网格单元集合，包括：若背景网格单元集合中的顶点与最近的几何模型表面的距离小于第一阈值，则将该顶点移动至最近的几何模型表面；对于背景网格单元集合中的每个网格体单元，若该网格体单元的边与几何模型的表面相交，则根据交点对该网格体单元进行分割；得到第一网格单元集合；对于几何模型的每条曲线的每个端点，若该端点位于第一网格单元集合中的一个
网格体单元内，则根据该端点对该网格体单元进行分割；得到第二网格单元集合；对于几何模型的每条曲线，在第二网格单元集合中查找与该曲线相交且交点位于网格体表面的网格体单元，则根据交点对该网格体单元进行分割；得到第三网格单元集合。
[0007]进一步地，若该网格体单元的边与几何模型的表面相交，根据交点采用以下方式对该网格体单元进行分割：S221、从交点中任选一个交点作为当前交点；S222、以当前交点所在的网格体单元为当前网格体单元，将当前网格体单元中每个非交点所在面的顶点和当前交点连接构成当前网格体单元的一个子网格体单元，将当前网格体单元划分为多个子网格体单元；S223、若存在未遍历的交点，则以下一个交点为当前交点，返回步骤S222；否则，分割结束。
[0008]进一步地，采用以下方式查找第三网格单元集合中的边界面单元：对于第三网格单元集合中的每个网格体单元，依次判断该网格体单元的每个网格面的顶点是否均位于几何模型的表面，若是，则该网格面为边界面单元。
[0009]进一步地，采用以下方式查找第三网格单元集合中的间隙面单元：对于第三网格单元集合中的每个网格体单元，依次判断该网格体单元的每个网格面是否在几何间隙内部，若某个网格面在几何间隙内部，则该网格面为间隙面单元。
[0010]进一步地，采用以下方式判断网格面是否在几何间隙内部：计算网格面的中心点到几何模型每个表面的距离，以距离最小的表面为最接近表面，中心点到最接近表面的距离为第一距离，若第一距离小于第二阈值，则：从最接近表面上与所述中心点最近的点到所述中心点方向的射线若与几何模型表面相交，则计算所述中心点到最近交点的距离作为第二距离，若第一距离与第二距离的和小于第二阈值，则所述网格面在几何间隙内部。
[0011]进一步地，基于第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元，在第三网格单元集合搜索得到预设种子点所在封闭体的包面网格，包括以下步骤：S41、以预设种子点所在的网格体单元为当前体单元；S42、对于当前体单元，若不存在未经搜索的网格面，则停止对当前体单元的搜索；否则，遍历当前体单元未经搜索的每个网格面，标记当前网格面为已搜索网格面，若当前网格面为边界面单元或间隙面单元，则将当前网格面加入包面网格单元集合；否则，将与当前体单元通过当前网格面邻接的体单元加入当前体单元的待搜索网格单元集合；将当前体单元的待搜索网格单元集合中的每个体单元作为当前体单元，返回步骤S42；S43、包面网格单元集合中的网格面构成预设的种子点所在封闭体的包面网格。
[0012]进一步地，采用以下方式计算几何模型的初始划分包围盒，包括：获取几何模型的原始包围盒，根据公式计算原始包围盒的中心点p
c
；其中，表示原始包围盒的最小坐标点，表示原始包围盒的最大坐标点；
根据公式和计算新的最小坐标点p
min
和最大坐标点p
max
，新的最小坐标点p
min
和最大坐标点p
max
所表示的长方体为所述几何模型的初始划分包围盒，a表示扩张因子。
[0013]进一步地，对所述初始划分包围盒进行八叉树空间划分，得到几何模型的背景网格单元集合，包括：S11、以初始划分包围盒为根结点，将初始划分包围盒划分为八个大小相同的区域，作为根结点的下一级结点；以根结点的下一级为当前级；S12、若当前级的结点的边长小于第三阈值，则划分结束，所有叶子结点构成背景网格单元集合，否则：S13、对于当前级的每个结点，判断当前结点与几何模型的表面是否相交，若相交，则将当前结点划分为八个大小相同的区域，作为当前结点的下一级结点；以当前级的下一级作为当前级，返回步骤S12。
[0014]进一步地，采用以下方式判断当前结点与几何模型表面是否相交：若当前八叉树结点表示的立方体存在与几何模型的表面相交的边，则当前结点与几何模型的表面相交，否则，当前结点与几何模型的表面不相交。
[0015]与现有技术相比，本专利技术通过生成几何模型的初始划分包围盒，对初始划分包围盒进行八叉树划分，根据划分后的网格体单元与几何模型的相交关系进一步对网格体单元进行分割，使几何模型边界处的网格进一步细分得到第三网格单元集合，从而便于后续找到更贴近几何模型的包面网格，通过查找第三网格单元集合中的间隙面单元把“脏”几何模型的漏洞进行填补，从而实现准确查找封闭体的包面网格，生成合法水密网格。相比于常规的网格生成算法，不需要执行对“脏”几何模型执行繁琐的几何修复，即可直接生成包面网格，用于后续体网格剖分以及数值模拟计算。避免了繁琐的几何修复工作，提高了CAE仿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，包括以下步骤：计算几何模型的初始划分包围盒，对所述初始划分包围盒进行八叉树空间划分，得到几何模型的背景网格单元集合；根据背景网格单元集合中网格体单元与几何模型的相交关系对背景网格单元集合中的网格体单元进行分割，得到第三网格单元集合；查找第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元；基于第三网格单元集合中的边界面单元和间隙面单元，在第三网格单元集合搜索得到预设种子点所在封闭体的包面网格。2.根据权利要求1所述的针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，根据背景网格单元集合中网格体单元与几何模型的相交关系对背景网格单元集合中的网格体单元进行分割，得到第三网格单元集合，包括：若背景网格单元集合中的顶点与最近的几何模型表面的距离小于第一阈值，则将该顶点移动至最近的几何模型表面；对于背景网格单元集合中的每个网格体单元，若该网格体单元的边与几何模型的表面相交，则根据交点对该网格体单元进行分割；得到第一网格单元集合；对于几何模型的每条曲线的每个端点，若该端点位于第一网格单元集合中的一个网格体单元内，则根据该端点对该网格体单元进行分割；得到第二网格单元集合；对于几何模型的每条曲线，在第二网格单元集合中查找与该曲线相交且交点位于网格体表面的网格体单元，则根据交点对该网格体单元进行分割；得到第三网格单元集合。3.根据权利要求2所述的针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，若该网格体单元的边与几何模型的表面相交，根据交点采用以下方式对该网格体单元进行分割：S221、从交点中任选一个交点作为当前交点；S222、以当前交点所在的网格体单元为当前网格体单元，将当前网格体单元中每个非交点所在面的顶点和当前交点连接构成当前网格体单元的一个子网格体单元，将当前网格体单元划分为多个子网格体单元；S223、若存在未遍历的交点，则以下一个交点为当前交点，返回步骤S222；否则，分割结束。4.根据权利要求1所述的针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，采用以下方式查找第三网格单元集合中的边界面单元：对于第三网格单元集合中的每个网格体单元，依次判断该网格体单元的每个网格面的顶点是否均位于几何模型的表面，若是，则该网格面为边界面单元。5.根据权利要求1所述的针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，采用以下方式查找第三网格单元集合中的间隙面单元：对于第三网格单元集合中的每个网格体单元，依次判断该网格体单元的每个网格面是否在几何间隙内部，若某个网格面在几何间隙内部，则该网格面为间隙面单元。6.根据权利要求5所述的针对“脏”几何模型的包面网格生成方法，其特征在于，采用以下方式判断网格面是否在几何间隙内部：计算网格面的中心点到几何模型每个表面的距离，以距离最小的表面为最...

【专利技术属性】
技术研发人员：段忠祥，
申请(专利权)人：安世亚太科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：