基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质，方法包括：获取待生成粒子的几何模型；根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模型的模型边界；将所述模型边界向外扩展，形成粒子填充区域；根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域；根据填充的粒子与所述几何模型的拓扑关系，利用射线法逐点判定所述粒子的有效性；根据所述有效性，得到所述几何模型的粒子。本发明专利技术实施例能够大幅度缩短粒子生成的时间，本发明专利技术实施例易实现、效率高、通用性好。通用性好。通用性好。

【技术实现步骤摘要】
基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术涉及几何模型
，尤其涉及一种基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]有限元在学术和工业已经有了很多的成就。但是，有限元也存在很多短板。其中最严重的之一就是有限元的计算结果严重依赖于网格的划分质量。高质量的有限元网格需要相关专家长时间的参与，尤其是对复杂的几何图形。即使使用高质量的网格，有限元模型也经常会在大形变的模拟中失败。
[0003]无网格方法是在数值计算中不需要生成网格，而是按照一些任意分布的坐标点构造插值函数离散控制方程，就可方便地模拟各种复杂形状的流场。无网格法的诞生，就是来消除有限元的短板。目前无网格法广泛地应用在流体、生物力学等研究中，并取得诸多成果。
[0004]无网格方法前提是需要将几何模型离散为粒子，而非网格。将几何模型离散生成粒子方法常用的有两种。第一种方法是基于网格节点生成粒子，即先将几何划分生成四面体或者六面体类型等的网格，然后提取网格节点空间坐标作为粒子的位置。该方法需要先将几何离散生成网格，导致最终生成粒子所需时间较长，在技术上需要采用复杂的网格生成技术。第二种方法是先将几何模型生成几何格子，然后在几何格子结构上直接生成粒子，即粒子位于几何的立方格子结构中，是最常用的一种方法。这种方法的优点是生成的粒子分布均匀，各向同性。然而，需要提取几何格子的质心位置坐标，判断质心坐标是否在几何模型边界内，导致需要生成大规模的粒子需要较长时间。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术提供一种基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中几何模型粒子生成时间较长的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种基于射线法的几何模型粒子生成方法，包括：
[0007]获取待生成粒子的几何模型；
[0008]根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模型的模型边界；
[0009]将所述模型边界向外扩展，形成粒子填充区域；
[0010]根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域；
[0011]根据填充的粒子与所述几何模型的拓扑关系，利用射线法逐点判定所述粒子的有效性；
[0012]根据所述有效性，得到所述几何模型的粒子。
[0013]作为上述方案的改进，所述根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模
型的模型边界，包括：
[0014]对所述几何模型的坐标进行搜索，确定所述几何模型的最大坐标点位置和最小坐标点位置；
[0015]根据所述最大坐标点位置和所述最小坐标点位置，建立完全包裹所述几何模型的模型边界。
[0016]作为上述方案的改进，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：
[0017]根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行正交粒子填充，以填满所述粒子填充区域；其中，所述正交粒子为其在垂直方向和相邻粒子球心的连线，与其在水平方向和相邻粒子球心的连线的夹角为90
°
。
[0018]作为上述方案的改进，所述几何模型的形状为二维平面形状或三维立体形状；
[0019]所述粒子填充区域与所述几何模型的形状相同；
[0020]则，对于二维平面形状的所述粒子填充区域，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：
[0021]根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域的任一边填充粒子；
[0022]在所述边填充满粒子后，沿着所述边的正交方向进行阵列复制，以填充满所述粒子填充区域；
[0023]对于三维立体形状的所述粒子填充区域，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：
[0024]根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域的任一面填充粒子；
[0025]在所述面填充满粒子后，沿着所述面的正交方向进行阵列复制，以填充满所述粒子填充区域。
[0026]作为上述方案的改进，所述根据填充的粒子与所述几何模型的拓扑关系，利用射线法逐点判定所述粒子的有效性，包括：
[0027]对每一个填充的粒子执行以下操作：
[0028]从所述粒子的位置开始向任一方向生成一条射线，根据所述射线与所述几何模型的边界面的交点个数，确定所述粒子的有效性。
[0029]作为上述方案的改进，所述从所述粒子的位置开始向任一方向生成一条射线，根据所述射线与所述几何模型的边界面的交点个数，确定所述粒子的有效性，包括：
[0030]从所述粒子的球心开始，向任一一个空间坐标方向发出一条射线；
[0031]确定所述射线与所述几何模型的边界面的交点个数；
[0032]当所述交点个数为奇数时，确定所述粒子为有效粒子；
[0033]当所述交点个数为偶数时，确定所述粒子为无效粒子。
[0034]作为上述方案的改进，所述根据所述有效性，得到所述几何模型的粒子，包括：
[0035]根据所述有效性，保留有效的粒子，删除无效的粒子，得到所述几何模型的粒子。
[0036]为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种基于射线法的几何模型粒子生成装置，包括：
[0037]待生成几何模型获取模块，用于获取待生成粒子的几何模型；
[0038]模型边界建立模块，用于根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模型
的模型边界；
[0039]模型边界扩展模块，用于将所述模型边界向外扩展，形成粒子填充区域；
[0040]粒子填充模块，用于根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域；
[0041]粒子有效性判定模块，用于根据填充的粒子与所述几何模型的拓扑关系，利用射线法逐点判定所述粒子的有效性；
[0042]几何模型粒子生成模块，用于根据所述有效性，得到所述几何模型的粒子。
[0043]为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述的基于射线法的几何模型粒子生成方法。
[0044]为实现上述目的，本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存储介质所在的设备执行如上述的基于射线法的几何模型粒子生成方法。
[0045]与现有技术相比，本专利技术实施例提供的一种基于射线法的几何模型粒子生成方法、装置、设备及介质，具有如下有益效果：
[0046](1)本专利技术实施例无需采用网格划分技术，也无需经过网格划分生成粒子，而是直接生成粒子，大幅度缩短粒子生成的时间。
[0047]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于射线法的几何模型粒子生成方法，其特征在于，包括：获取待生成粒子的几何模型；根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模型的模型边界；将所述模型边界向外扩展，形成粒子填充区域；根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域；根据填充的粒子与所述几何模型的拓扑关系，利用射线法逐点判定所述粒子的有效性；根据所述有效性，得到所述几何模型的粒子。2.如权利要求1所述的基于射线法的几何模型粒子生成方法，其特征在于，所述根据所述几何模型的坐标，建立完全包裹所述几何模型的模型边界，包括：对所述几何模型的坐标进行搜索，确定所述几何模型的最大坐标点位置和最小坐标点位置；根据所述最大坐标点位置和所述最小坐标点位置，建立完全包裹所述几何模型的模型边界。3.如权利要求1所述的基于射线法的几何模型粒子生成方法，其特征在于，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行正交粒子填充，以填满所述粒子填充区域；其中，所述正交粒子为其在垂直方向和相邻粒子球心的连线，与其在水平方向和相邻粒子球心的连线的夹角为90
°
。4.如权利要求1或3所述的基于射线法的几何模型粒子生成方法，其特征在于，所述几何模型的形状为二维平面形状或三维立体形状；所述粒子填充区域与所述几何模型的形状相同；则，对于二维平面形状的所述粒子填充区域，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域的任一边填充粒子；在所述边填充满粒子后，沿着所述边的正交方向进行阵列复制，以填充满所述粒子填充区域；对于三维立体形状的所述粒子填充区域，所述根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域内进行粒子填充，以填满所述粒子填充区域，包括：根据预设的粒子大小信息，在所述粒子填充区域的任一面填充粒子；在所述面填充满粒子后，沿着所述面的正交方向进行阵列复制，以填充满所述粒子填充区域。5.如权利要求1所述的基于射线法的几何模型粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾社铨，陈汪，
申请(专利权)人：珠海市数舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：