一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，包括得到点列表、线段列表以及数组，设置细线的半径和底边剖分数K，得到第0条线段的端点序号和坐标，计算该线段的位移矢量；将等K多边形顶点配置到第0条线段的起点，遍历线段列表得到第j条线段两个端点的序号，计算该线段的位移矢量、环绕起点和终点的K个顶点坐标；形成两个平面四边形网格，将两个平面四边形网格均分裂为两个三角形网格单元；遍历完所有线段并初始化相应的列表，将数据列表和三角形单元列表导出并进行可视化观察。本发明专利技术可以直观地展示电磁场的分布情况，有助于研究人员和工程师更好地理解电磁场的强弱、分布和变化趋势，从而更好地分析和解决相关问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法


[0001]本专利技术涉及网格流场可视化
，尤其涉及一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法。

技术介绍

[0002]细线网格流场可视化技术在电磁场分析和电磁设备设计中起到重要的作用，可以帮助工程师和科研人员更好地理解和分析电磁场的特性，例如电磁波传播、电磁辐射等。它可以帮助优化电磁设备的性能，并提供重要的参考和决策依据。
[0003]目前电磁领域的线网格流场的可视化主要包括以下几种方法：1、电磁场数值计算方法：电磁场数值计算方法是解决电磁场分布问题的数值模拟方法。常用的方法包括有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、边界元法（BEM）等。这些方法将电磁场方程离散化为网格上的代数方程，通过迭代求解得到电磁场在各个节点上的数值解。2、网格生成算法：网格生成是将连续的几何区域离散化为有限的网格单元的过程。在电磁场分析中，常用的网格生成算法包括结构化网格生成算法（如矩形网格或三角形网格）和非结构化网格生成算法（如三角形网格）。这些算法可以根据电磁场的几何形状和边界条件生成适合分析的离散化网格。3、数值计算：为了进行电磁场数值计算和可视化，通常会使用专门的软件工具。一些常用的电磁场数值计算软件包括COMSOL Multiphysics、Ansys、CSTStudio Suite等。这些软件提供了丰富的数值计算和可视化功能，可以方便地进行电磁场分析和结果展示。4、可视化技术：线网格流场可视化技术是基于计算机图形学的技术，涉及到图像处理、图形渲染、图形交互等方面的知识。在电磁场可视化中，常用的可视化技术包括绘制电场线和磁场线、绘制等值面或等值线图、绘制矢量图等。这些技术可以将电磁场的分布和特征以直观的方式展示出来，帮助用户更好地理解和分析电磁场问题。
[0004]尽管线网格流场可视化技术已经发展出了多种方法和工具，但仍然存在一些不足之处，主要包括：1、精度问题：由于流场模拟数据的精度对可视化结果有很大的影响，因此数据精度的提高仍然是一个重要的研究方向。2、大规模数据处理问题：随着流场模拟数据规模的不断扩大，如何高效地处理和可视化大规模数据成为了一个挑战。3、物理现象的表达问题：线网格流场可视化技术主要是通过图像和动画的形式呈现流场模拟数据，但如何更好地表达物理现象仍然是一个问题。
[0005]需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息只用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，解决了现有可视化方法存在的问题。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，所述可视化方法包括：
步骤一、从网格文件中读取线网格模型得到点列表、线段列表以及数组，设置细线的半径b和底边剖分数K，生成底边近似圆的等K多边形二维点坐标，得到第0条线段的端点序号和两个端点的坐标，并计算该线段从起点到终点的位移矢量；步骤二、将底边近似圆的等K多边形顶点配置到第0条线段的起点，遍历线段列表得到第j条线段以及该线段两个端点的序号，计算该线段从起点到终点的位移矢量、环绕该线段起点和终点的K个顶点坐标；步骤三、将第j条线段的k顶点和k+1顶点形成平面四边形网格，k=0,1,
…
,K
‑
2，将第j条线段的K
‑
1顶点和0顶点形成平面四边形网格，将两个平面四边形网格均分裂为两个三角形网格单元；步骤四、循环步骤二和步骤三直到遍历完所有线段，并初始化新点列表、新值列表和数据列表，将数据列表和三角形单元列表按照三角形单元后处理软件格式导出；步骤五、将导出的文件重新加载到电磁场中，对电磁场分布和行为以及交互作用进行可视化观察。
[0008]所述步骤一具体包括以下内容：从线网格文件中读取线网格模型得到点列表P和线段列表S，其中点个数为M，线段个数为N，第i个点坐标表示为，第j条线段的两个点序号分别表示为；利用商用或者自编译仿真软件得到每个点点上的值，每个组合得到数组，数组的第i个值表示为；设置细线的半径b和底边剖分数K，生成底边近似圆的等K多边形二维点坐标；得到第0条线段的端点的序号分别为和，以及这两个端点的坐标分别为和，计算该线段从起点到终点的位移矢量为，表示为，，其中，，，为三个坐标方向的矢量长度。
[0009]所述步骤二具体包括以下内容：将底边近似圆的等K多边形顶点配置到线段的起点 ；从1开始到N
‑
1遍历线段列表得到第j条线段，以及该线段两个端点的序号分别为和；计算该线段从起点到终点的位移矢量为，表示为，；计算环绕该线段起点的K个顶点坐标；
计算环绕该线段终点的K个顶点坐标 。
[0010]所述步骤三具体包括以下内容：将第j条线段的k顶点和k+1顶点形成平面四边形网格，k=0,1,
…
,K
‑
2，其包含的四个点序号分别为，并将平面四边形网格分裂为两个三角形网格单元分别为和，其中包含的三个点序号分别为包含的三个点序号分别为。
[0011]所述步骤四具体包括以下内容：循环步骤二和步骤三直到完成线段列表S中所有线段的遍历为止；初始化新点列表，点个数为K
×
M，对进行计算；初始化新值列表，值个数为K
×
M，对进行计算；初始化数据列表，数据列表的数据维度为，对的每个数据进行赋值；将数据列表和三角形单元列表按照三角形单元后处理软件的文件格式进行导出。
[0012]所述步骤一中的生成底边近似圆的等K多边形二维点坐标具体包括：在XOY平面上生成一个等K多边形，其K个顶点为，K个顶点均分布于圆心位于坐标原点O且半径为细线半径b的圆上，第一个顶点坐标为位于X轴正方向且与圆相交的位置上，其它K
‑
1个顶点以第一个顶点为起点，绕Z轴向外逆时针旋转，多边形顶点和中心点连线与相邻顶点和中心点的连线夹角为；计算第k个顶点坐标，其中，为从顶点为起点绕Z轴向外逆时针旋转到达第k个顶点坐标的角度。
[0013]所述步骤二中的将底边近似圆的等K多边形顶点配置到线段的起点具体包括：以为原点生成新的局部坐标系，坐标轴分别为、和；将局部坐标系循环 k次，k = 0,1,2
…
, K
‑
1，计算，是第k个顶点坐标变换到全局坐标系下后得到环绕第0段起点第k个顶点坐标；循环k从0到K
‑
1，分别计算环绕第0段终点第k个顶点坐标。
[0014]所述步骤四中的初始化新点列表，点个数为K
×
M，对进行计算具体包括以下内容：从0到M
‑
1循环j，j = 0,1,2,
…
M
‑
1；
从0到K
‑
1循环i，i= 0,1,2,
…
K
‑
1；分别计算细线模型扩展后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，其特征在于：所述可视化方法包括：步骤一、从网格文件中读取线网格模型得到点列表、线段列表以及数组，设置细线的半径b和底边剖分数K，生成底边近似圆的等K多边形二维点坐标，得到第0条线段的端点序号和两个端点的坐标，并计算该线段从起点到终点的位移矢量；步骤二、将底边近似圆的等K多边形顶点配置到第0条线段的起点，遍历线段列表得到第j条线段以及该线段两个端点的序号，计算该线段从起点到终点的位移矢量、环绕该线段起点和终点的K个顶点坐标；步骤三、将第j条线段的k顶点和k+1顶点形成平面四边形网格，k=0,1,
…
,K
‑
2，将第j条线段的K
‑
1顶点和0顶点形成平面四边形网格，将两个平面四边形网格均分裂为两个三角形网格单元；步骤四、循环步骤二和步骤三直到遍历完所有线段，并初始化新点列表、新值列表和数据列表，将数据列表和三角形单元列表按照三角形单元后处理软件格式导出；步骤五、将导出的文件重新加载到电磁场中，对电磁场分布和行为以及交互作用进行可视化观察。2.根据权利要求1所述的一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，其特征在于：所述步骤一具体包括以下内容：从线网格文件中读取线网格模型得到点列表P和线段列表S，其中点个数为M，线段个数为N，第i个点坐标表示为，第j条线段的两个点序号分别表示为；利用商用或者自编译仿真软件得到每个点点上的值，每个组合得到数组，数组的第i个值表示为；设置细线的半径b和底边剖分数K，生成底边近似圆的等K多边形二维点坐标；得到第0条线段的端点的序号分别为和，以及这两个端点的坐标分别为和，计算该线段从起点到终点的位移矢量为，表示为，，其中，,,为三个坐标方向的矢量长度。3.根据权利要求2所述的一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，其特征在于：所述步骤二具体包括以下内容：将底边近似圆的等K多边形顶点配置到线段的起点；从1开始到N
‑
1遍历线段列表得到第j条线段，以及该线段两个端点的序号分别为和；计算该线段从起点到终点的位移矢量为，表示为，；
计算环绕该线段起点的K个顶点坐标；计算环绕该线段终点的K个顶点坐标。4.根据权利要求3所述的一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，其特征在于：所述步骤三具体包括以下内容：将第j条线段的k顶点和k+1顶点形成平面四边形网格，k=0,1,
…
,K
‑
2，其包含的四个点序号分别为，并将平面四边形网格分裂为两个三角形网格单元分别为和，其中包含的三个点序号分别为，包含的三个点序号分别为，。5.根据权利要求2所述的一种基于电磁领域的细线网格流场可视化方法，其特征在于：所述步骤四具体包括以下内容：循环步骤二和步骤三直到完成线段列表S中所有线段的遍历为止；初始化新点列表，点个数为K
×
M，对进行计算；初始化新值列表，值个数为K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尧尧，曹成，胡伟，李冰，杨顺川，
申请(专利权)人：东莘电磁科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：