【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于流体力学，具体涉及一种复杂几何模型粒子离散方法、系统及电子设备。
技术介绍
1、数值仿真在流体机械中至关重要，可以优化装置的性能和安全性等问题。当流体机械内涉及多项、非定常流动等情况时，传统网格法会产生网格畸变，需要不断重构网格，会损失计算精度和效率。而无网格粒子方法由于没有固定的拓扑关系，在计算大变形、表面流动等非定常问题具有独特优势。粒子方法的前处理过程是生成均匀分布的粒子，复杂模型的粒子离散是阻碍粒子方法应用到流体机械、海洋工程等工业领域中的一个重大挑战。
2、目前在粒子法中主要有三种复杂几何模型粒子离散方法：第一种方法是在体积网格上生成粒子，利用商业预处理软件很容易将模型划分为六面体或者四面体网格，之后在网格的中心提取点生成粒子，然而通过这种方式生成的粒子并不完全均匀；第二种方法是直接在位于模型内部的正交网格上生成初始粒子，但该方法边界处具有锯齿状形状，并且不是贴合几何表面的，当分辨率较低时，会影响计算精度。第三种方法是在正交网格上生成初始粒子后，基于有符号距离场(signed distance field,sdf)进行粒子松弛。
3、第三种方法可以生成边界光滑、贴体均匀的粒子，但存在两个难点问题：第一个是需要高效精确的sdf构建算法，在粒子方法的预处理建模中，只需要几何表面附近窄带区域的局部有符号距离场(lsdf)信息即可；第二个问题是初始生成的粒子个数不足，在粒子松弛后粒子变得稀疏，影响数值计算的精度。
技术实现思路
1、为了克服上
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种复杂几何模型粒子离散方法，包括以下步骤：
4、导入几何模型构建lsdf；
5、根据lsdf生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
6、对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
7、优选地，所述导入几何模型构建lsdf，具体包括以下步骤：
8、s101：解析几何模型的每一个三角形网格的信息；
9、s102：根据三角形网格的信息通过两次网格筛选确定边界网格；
10、s103：根据边界网格与相邻三角形网格的位置关系确定边界网格距离的符号值，构建几何表面窄带区域的lsdf。
11、优选地，所述s102中，第一次网格筛选为：
12、s1021：根据三角形网格的信息确定一个完全包含其的立方体区域，记为区域ⅰ；
13、s1022：将区域ⅰ扩大1/2窄带宽度层得到区域ⅱ。
14、优选地，所述s102中，第二次网格筛选为：
15、计算第一次网格筛选后得到的区域的网格中心点与三角形的距离位置关系，若网格中心点到三角形的距离不大于1/2窄带宽度，则该网格属于边界网格，若大于，则该网格不属于边界网格。
16、优选地，所述根据lsdf生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
17、s201：根据lsdf确定非边界网格的符号；
18、s202：对非边界网格，提取内部网格的中心作为初始粒子；
19、s203：对边界网格，若有符号距离值小于-1/2倍的网格宽度，提取网格中心点作为粒子；
20、s204：对被lsdf边界穿过的网格，计算体积误差，根据体积误差进行粒子补偿。
21、优选地，所述s204中，体积误差的计算方法为：
22、
23、粒子模型的体积vp为：
24、
25、若定义则体积误差可以由粒子个数误差σn来表示：
26、
27、其中，v为模型实际体积；vp为粒子模型的体积；n为实际的粒子个数；l0为网格宽度，同时也是粒子间距；nt为粒子模型的粒子个数。
28、优选地，采用粒子迁移技术对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
29、一种复杂几何模型粒子离散系统，包括：
30、lsdf构建模块，用于导入几何模型构建lsdf；
31、粒子生成模块，用于根据lsdf生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿；
32、粒子松弛模块，用于对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
33、一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
34、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
35、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
36、本专利技术提出了一种复杂几何模型粒子离散方法及相关装置，可以将任意复杂模型离散为指定间距均匀分布的粒子。
37、进一步的，提出了一种高效、精确的构建模型几何表面窄带区域lsdf的方法，通过两次筛选确定边界网格，而不需要构建全局的距离场，边界网格的符号及距离由精确的数值计算获得，非边界网格使用遍历推进的方法快速确定，大幅缩减计算量；
38、进一步的，提出了粒子补偿模型，依据边界处网格与几何边界的位置关系，统计边界处缺少的体积并补充粒子，有效减小模型离散成粒子后的体积误差，从而避免在粒子松弛后粒子间距增大的问题；
39、进一步的，使用粒子迁移算法调整粒子位置，同时约束粒子不流出边界，使得粒子与模型边界贴合并均匀分布；在粒子迁移中引入cfl条件，提高松弛过程的稳定性。
40、本专利技术解决了现有技术中lsdf不够精准、不够高效以及模型离散为粒子后体积误差大的难点，通过输入stl几何模型文件和粒子间距，可以自动将模型离散为贴体、均匀的粒子模型，该粒子模型可以应用到粒子法的数值计算中。通过对多种复杂几何进行粒子离散，验证了本专利技术中的方法及装置的准确性及普适性。
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1.一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述导入几何模型构建LSDF，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S102中，第一次网格筛选为：
4.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S102中，第二次网格筛选为：
5.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述根据LSDF生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述S204中，体积误差的计算方法为：
7.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，采用粒子迁移技术对初始粒子和补偿后的粒子进行粒子松弛至粒子均匀。
8.一种复杂几何模型粒子离散系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述复杂几何模型粒子离散方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述导入几何模型构建lsdf，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述s102中，第一次网格筛选为：
4.根据权利要求2所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述s102中，第二次网格筛选为：
5.根据权利要求1所述的一种复杂几何模型粒子离散方法，其特征在于，所述根据lsdf生成初始粒子，并对初始粒子进行粒子补偿，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种复杂几何模型粒子离散方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙中国，康江南，孙一颉，周子棋，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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