确定地球重力场的六边形网格剖分方法研究

随着地球重力场观测数据的不断丰富、数值计算能力不断提升,重力场解算精度也在进一步提高,传统地理网格剖分下的重力场理论弊端日益凸显,包括相同分辨率不同纬度处的网格大小面积不等、数据观测量的浪费及冗余、积分计算的离散化误差较大、球谐分析中存在较强的频谱泄漏和混频效应、两极点计算中的奇异问题等。为解决以上局限性,实现重力场更高精度、更高效的数据融合与数据处理,论文首次提出利用球面六边形(蜂窝状)离散格网剖分解决上述由于格网分布方式引起的重力场解算相关的难题,主要围绕基于六边形网格的地球重力场球谐综合与分析、地形效应快速计算、数值积分以及工程应用等方面开展了相关研究。

几何特征的六面体网格剖分方法

为了保证自适应性以及生成网格与总体网格之间的协调性,针对结构规则的复杂局部特征的网格剖分过程,提出了几何特征的六面体网格剖分方法.首先,分析了几何特征的类型以及网格剖分流程,并以此为基础将与几何特征网格剖分相关的参数进行分类.然后,通过将参数化的设计思想分别引入实体分离、特征体分解、网格生成等几何特征网格剖分环节,建立从几何特征信息到网格剖分细节(如边网格数、网格剖分策略等)的参数驱动机制,并构建几何特征网格剖分数据库,使得与几何特征对应的参数驱动机制固化在网格剖分程序中.最后,分别在不同单元尺寸情况下,对涡轮叶片上的气膜孔和扰流柱特征进行六面体网格剖分.实验结果表明了所述方法的可行性和稳定性.

有限元网格剖分与网格质量判定指标

讨论了网格剖分中的一些常见问题,阐述了网格剖分中应遵循的要求,介绍了近十多年来网格剖分方法的研究进展,回顾了网格剖分的各种算法,并比较了各种算法的优缺点。基于工程计算需求,提出了网格质量要求及判定指标,探讨了网格质量优化问题。同时,介绍了当前广泛使用的网格剖分前处理商业软件及其应用状况,并结合工作实际,给出了复杂模型网格剖分的具体实例。最后展望了网格剖分的发展趋势。

基于STL的射线穿透法网格剖分的研究

介绍了基于STL的射线穿透法来剖分有限差分网格的基本思路和流程 ;开发出了网格自动剖分软件 ;实际运用结果表明 ,采用射线穿透法对记录实体信息的STL文件进行剖分是 1种切实可行的办法。

基于STL的切片法有限差分网格剖分的研究

铸件及铸型实体的三维网格自动剖分是金属凝固模拟按实际形状顺利进行的前提条件。应用将剖切面偏移奇异点的“切片法”对STL文件进行网格自动剖分 ,所生成的三维直角六面体网格为金属凝固数值模拟采用有限差分法计算提供了铸件和铸型实体的空间位置信息。该方法原理简单、编程实现快捷、适用于剖分任意形状的实体 ,是一种高效。

基于STL网格剖分技术的研究

介绍了基于ＳＴＬ网格剖分的原理与方法。探讨了ＳＴＬ数据模型的正确性条件以及ＳＴＬ文件格式缺陷的自动检测与容错。开发出了基于ＳＴＬ网格自动剖分软件，实际运用表明该软件剖分速度快、精度、容错性能好。

基于波前面三角形网格剖分的波前重建法三维射线追踪

在许多地震反演和偏移成像方法中,都要涉及到射线路径和旅行时的计算.本文将波前面三角形网格剖分和三维波前重建法射线追踪技术结合使用,实现了射线路径和旅行时的准确快速计算.三维波前重建法射线追踪过程中可以保证稳定合理的射线密度,克服了常规射线追踪方法存在阴影区的问题.波前面三角形网格剖分在描述和拆分波前面时更加准确有效,而且不需太多的网格数目,从而提高了射线追踪的精度和效率.该方法在三维复杂构造成像方面有独特的优势,目前在实际的Kirchhoff偏移中的已经有相关应用.

混凝土细观随机骨料结构与有限元网格剖分

在细观层次上,混凝土被认为是一种由粗骨料、水泥砂浆及二者间的粘结带所组成三相非均质复合材料。本文首先基于蒙特卡罗随机抽样原理,用“取和放”方法在计算机上产生形状、尺寸和骨料颗粒分布与真实混凝土相似的随机骨料结构,再使用有限元分析软件AN SY S对骨料区域及砂浆区域分别划分网格,并编程在骨料和砂浆之间生成三角形三结点可控制厚度粘结单元,从而使三相网格缝合为一个整体,为混凝土非线性有限元分析提供可靠的细观计算模型。最后利用建立的模型进行混凝土轴心受拉和轴心受压的仿真模拟,在细观层次研究的基础上揭示出混凝土的宏观力学性能。

基于渐变网格剖分方法的再生混凝土细观数值试验

细观上,把混凝土看成是由骨料、砂浆以及它们之间的界面等组成的多相复合材料,对于光滑的球形骨料,预先进行镶边处理,并在此基础上首先对封闭域形成表面单元,然后采用拓扑映射的渐变网格剖分方法往里拓扑成四面体单元网格,按同样方法依次生成界面单元网格和砂浆单元网格,删除表面单元和多余节点后形成混凝土试件的三维细观有限元网格模型。采用该细观有限元模型进行再生混凝土的单轴压缩数值破坏试验,结果表明,该网格模型在单机环境下很快的就能完成数值试验,与以往的自由网格剖分法和映射网格剖分法生成的细观有限元模型相比不仅在计算规模上大大缩小了,而且模拟的破坏形态与实际非常吻合,精度也很高。

基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分

在分析现有非结构化网格剖分算法的基础上,提出了一种GIS支持下的改进分治算法实现约束Delaunay三角网格剖分。该方法利用了GIS的空间拓扑关系对算法输入数据进行预处理,基于三角形的统一数据结构实现了网格细化,对输出剖分网格进行准确的拓扑和约束条件的检查,并基于推进阵面算法思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号,方便了实际问题中开边界条件的赋值,提高了计算效率。实例应用表明,该方法大大简化了数值模型非结构化网格剖分的前处理过程,集成了几种综合算法的优点,在保证原分治算法时间复杂度的基础上,提高了约束条件下Delaunay三角网格生成的质量。

基于STL的切片线扫描法网格剖分技术

建立了运用切片线扫描法对STL文件格式实体进行网格剖分的算法,在处理奇异点方面,采用了合理方法。基于该算法开发了能对任意复杂实体进行三维网格剖分的程序。实例剖分结果表明,该方法的剖分效率高,并能保证剖分精度。

内燃机燃烧室瞬态导热有限元计算网格剖分规则研究

对周期性瞬态导热的半无限大级数解进行了理论分析，结合有限元算法，证实了周期性瞬态导热的温度波动深度和有限元网格尺度都具有相似性，据此提出了保证周期性瞬态导热问题有限元求解精度的网格剖分规则，并应用该规则对发动机燃烧室壁进行了实例计算。

三维地层网格剖分方法与应用

针对三维地层表示中散乱点的三角化问题,提出了一种新的剖分算法———环形三角剖分算法.该算法首先在散乱点中心构造初始三角形,并将其3条边作为初始环形路径;然后对环形路径上的每条线段,都在其外围寻找与两端点所成夹角最大的点构造新三角形,并将其纳入环形路径,从而使环形路径不断向外围扩展;重复此扩展过程直到所有散乱点都处于路径范围内.对上述剖分中遗漏的小块区域形成的“空洞”,利用简单多边形的三角剖分方法实现三角化.此算法时间复杂性介于Ο(n)与Ο(n2)之间,其效率体现在:只搜索外围散乱点,减少了夹角计算过程;只对已扩展点进行“空洞”判断,节省了处理时间.将此环形三角剖分算法应用于广东省东深供水改造工程的三维地层构造与分析中,取得了良好的剖分效果和执行效率,对地层的任意剖切和开挖分析均具有良好的支持.

复杂形体的体信息提取及自适应网格剖分算法

在机械零件的计算机辅助分析 (CAE)过程中 ,准确、高效地确定计算区域的空间位置并进行网格划分 ,对于CAE系统的完善性、体图形学及科学计算可视化的发展 ,都具有十分重要的意义 .文中基于LMT的思想方法 ,提出一种从表面数据模型出发 ,提取空间体信息、建立体几何模型的方法 ,并在此基础上自适应地进行计算网格的划分 .将该方法应用于CAE系统的前处理过程 ,对于形状复杂的构件具有较好的适用性 .

水工渗流有限元网格剖分的控制断面节点对连法

提出水工渗流有限元网格剖分的控制断面节点对连法,通过布置适当的控制断面,利用VBA对AutoCAD进行二次开发,生成控制断面的二维网格信息,将相邻控制断面相应节点对连并通过插值实现三维网格的自动剖分。该法较好地解决了由计算对象边界复杂、材料分区多变带来的有限元三维网格自动剖分的困难。算例表明,该法运用简单、适应性强、效率高。

铸造CAE系统的网格剖分技术

基于有限差分法和标准模板库(STL),研究铸造计算机辅助工程(CAE)系统中的网格剖分关键技术,具体包括STL实体截面轮廓快速生成、容错处理,以及截面网格信息的快速提取等技术.由于实现了容错处理技术,对于既定的铸件/铸型系统,其对应的STL数据文件即使存在一定的错误也可以顺利实施网格剖分,这就充分保证网格剖分的安全性和稳定性.特别地,由于采用了较为简单的数据结构及简洁的算法,所以确保网格剖分程序的高效率运行.最后,利用上述网格剖分技术成功实现三维铸件/铸型系统的网格剖分.

基于规则网格剖分与变权理论的潘家窑矿煤层底板突水评价研究

以潘家窑矿8#煤层为例,充分考虑了评价区域的水文地质条件存在较大差异性的特点,在煤层底板突水脆弱性评价的基础上对评价区域进行规则网格剖分,通过将评价区域剖分为有限个规则的单元网格,并根据选取主控指标值的属性特点赋予每个单元格不同的属性值,构建了潘家窑矿煤层底板突水评价体系。将变权理论引入煤层底板突水脆弱性预测评价中,应用变权理论确定各评价单元主控指标的权重,最终构建潘家窑矿底板突水危险性评价的分区变权模型,并对研究区域进行评价分区。将分区变权模型下煤层底板脆弱性评价结果与常权模型下的评价结果对比分析,结果表明:变权模型下的评价预测效果更好,评价结果更为合理。

网格剖分积分法计算富钴结壳资源量

在矿区地质模型建立及边界条件限定的基础上,提出了基于网格剖分积分计算富钴结壳资源量的评估计算方法,推导了相应的计算公式,设计了相应的模块界面,并在"海底地形地貌自动成图系统"中实现了这种计算方法.这种资源量计算方法可应用于富钴结壳资源研究和评价计算.

基于正方形网格剖分的无线传感器网络方向性路由算法的研究

作为一种新型的无线自组网络,传感器网络在环境与军事监控,地震与气候预测、等许多方面都具有广泛的应用前景。基于网格剖分的思想,提出了一种基于正方形网格剖分的无线传感器方向性路由算法.新算法中,Sink节点首先将其目标区域剖分为正方形网格,并将得到的剖分信息广播给网络中的所有传感器节点,并构造目标区域的近似最小连通覆盖集。然后计算每个网格到Sink节点最近的网格的最短相对长度,通过这个最短相对长度构建多条路径。在路由时节点采用休眠机制进行方向性路由。算法分析和仿真实验表明,新算法与能量多路径路由算法比较,它在整个网络的寿命等方面具有更优的性能。

改进的栅格法有限元网格剖分

提出一种改进的栅格法网格剖分算法,该算法综合了栅格法和Delaunay算法的优点,生成了四边形和三角形混合单元,保证了整体性能与局部性态最优,满足汽车覆盖件冲压成形模拟软件对有限元网格质量的需求。实践证明,本文提出的改进的栅格法网格剖分算法可行有效,生成网格的质量高,程序容易实现。该算法已经成功集成到商业化冲压成形模拟软件KMAS中。