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面向复杂几何模型的并行四面体网格生成方法 被引量:1
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作者 徐权 冷珏琳 +2 位作者 杨洋 刘田田 郑澎 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期140-145,共6页
面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并... 面向大规模工程计算等数值模拟领域,提出了一种支持复杂几何模型的大规模四面体网格并行生成方法。该方法以复杂几何模型作为输入,首先采用串行网格生成方法生成初始四面体网格,然后通过两级区域分解方法将初始网格分解为多个子网格并分配到相应的进程中,进程间并行地提取出子网格的表面网格,并基于几何模型对面网格进行贴体加密,最后对加密后的面网格采用Delaunay方法重新生成四面体网格,该方法可以更好地适应高性能计算机体系结构,较好地克服了并行方法中并行性能和网格质量不能兼顾的问题。对三峡大坝模型进行测试和验证,证明该方法具有良好的并行效率和可扩展性,可以在数万处理器核上并行生成数十亿高质量四面体网格。 展开更多
关键词 四面体网格 并行网格生成 区域分解 并行计算
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四面体网格边界恢复改进算法
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作者 曾寅家 陈建军 傅珂杰 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期42-51,I0001,共11页
Delaunay三角化是生成四面体网格的主流方法,而通过该方法生成的初始网格无法保留所有边界约束,因此边界恢复是Delaunay四面体网格生成的必要步骤。边界恢复的难点在于确定辅助点(Steiner点)的数量和位置,以及降低Steiner点引发的负面... Delaunay三角化是生成四面体网格的主流方法,而通过该方法生成的初始网格无法保留所有边界约束,因此边界恢复是Delaunay四面体网格生成的必要步骤。边界恢复的难点在于确定辅助点(Steiner点)的数量和位置,以及降低Steiner点引发的负面效应。为此,本文提出了一种改进的四面体网格边界恢复方法,旨在提高约束边界恢复成功率,并减少加入的Steiner点数量。该方法总体流程由“两层+两轮”迭代构成,流程充分利用了约束边界恢复方法和体内Steiner点插入方法的优势,降低了边界恢复对边界约束的破坏。方法首先针对递归壳变换算法容易陷入局部最优解的问题,通过引入模拟退火算法加以解决,提出了一种改进的约束边界恢复方法;然后对于方法中的“网格实体—边界实体求交”关键环节,引入或实现了AABB树、几何精确的“线面相交”函数、交点数查询哈希算法三个关键方法加以优化;最后对于拓扑变换无法恢复的边界,实现了体内、边界两种Steiner点插入方法。实验阶段取用了Thingi10k数据集的4000余例面网格样本进行测试,结果表明该方法有效提高了约束边界恢复的成功率,并能普遍性地减少边界恢复引入的Steiner点数量。 展开更多
关键词 网格生成 边界恢复 四面体网格 模拟退火算法 Steiner点
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离心泵四面体网格质量衡量准则及优化算法 被引量:13
3
作者 董亮 刘厚林 +3 位作者 谈明高 路明臻 王勇 王凯 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期100-105,共6页
针对网格优化过程中边界网格质量难以控制的问题,提出一种新的网格优化算法.通过数值计算分析了不同质量衡量准则对劣质单元及其单元形状变化评判效果的等价性问题,对各衡量准则所耗费的时间进行了对比,在此基础上选用一种最优的衡量准... 针对网格优化过程中边界网格质量难以控制的问题,提出一种新的网格优化算法.通过数值计算分析了不同质量衡量准则对劣质单元及其单元形状变化评判效果的等价性问题,对各衡量准则所耗费的时间进行了对比,在此基础上选用一种最优的衡量准则推导出了错误函数,并将该函数作为基于优化光顺的目标函数,目标函数中包含有考虑边界网格质量和内部网格质量的函数项,且为函数项添加了一个权重系数,从而实现了边界网格单元质量的控制.经某离心泵叶轮算例验证表明:优化后网格单元质量系数趋于0的劣质单元全部被消除,网格的整体质量得到了显著提高;随着权重系数的增加,边界的平均网格质量有所提高. 展开更多
关键词 离心泵 网格优化 单元质量衡量准则 四面体网格
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四面体网格质量度量准则的研究 被引量:16
4
作者 聂春戈 刘剑飞 孙树立 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期579-582,共4页
简要回顾了度量四面体单元质量的几个常用准则。长期以来 ,这些准则被认为在一定意义下是相互等价的。数值试验表明 ,对单元形状的变化用不同的准则度量有可能产生矛盾的评判结果 ,从而影响到网格质量优化的进程和结果。因此在进行网格... 简要回顾了度量四面体单元质量的几个常用准则。长期以来 ,这些准则被认为在一定意义下是相互等价的。数值试验表明 ,对单元形状的变化用不同的准则度量有可能产生矛盾的评判结果 ,从而影响到网格质量优化的进程和结果。因此在进行网格剖分或网格优化时 ,应对所采用的度量准则做仔细的研究和测试。 展开更多
关键词 四面体网格 单元质量 度量准则 网格优化 网格剖分 有限元分析
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复杂外形的非结构四面体网格生成算法 被引量:8
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作者 陈建军 黄争舸 +2 位作者 杨永健 郑耀 郑建靖 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期400-404,共5页
本文改进一类经典的三维Delaunay网格生成算法,给出鲁棒的Bowyer-Watson增量插点内核;针对保形边界恢复和约束边界恢复难题提出完备的解决方案。结合光滑化和拓扑变换,对初始Delaunay网格进行后处理,提升了最终网格的几何质量。实验表明... 本文改进一类经典的三维Delaunay网格生成算法,给出鲁棒的Bowyer-Watson增量插点内核;针对保形边界恢复和约束边界恢复难题提出完备的解决方案。结合光滑化和拓扑变换,对初始Delaunay网格进行后处理,提升了最终网格的几何质量。实验表明,本文算法鲁棒可靠,可用于复杂外形飞行器的高质量计算网格生成。 展开更多
关键词 非结构网格 四面体网格 DELAUNAY三角化 边界恢复
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Delaunay四面体网格并行生成算法研究进展 被引量:17
6
作者 王磊 聂玉峰 李义强 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期923-932,共10页
纵观近20年国内外Delaunay四面体网格并行生成算法的发展,依据其并行框架分为区域分解模式和基于节点模式,其中区域分解模式根据通信复杂程度进一步分为耦合的和非耦合的;对典型算法中网格质量传承性、串行代码嵌入率、扩展性、负载平... 纵观近20年国内外Delaunay四面体网格并行生成算法的发展,依据其并行框架分为区域分解模式和基于节点模式,其中区域分解模式根据通信复杂程度进一步分为耦合的和非耦合的;对典型算法中网格质量传承性、串行代码嵌入率、扩展性、负载平衡和容错性等性能进行分析,结合数值测试结果总结了各类模式算法的优缺点.最后,针对各类模式算法的特点探讨了Delaunay四面体网格并行生成技术的发展趋势. 展开更多
关键词 并行算法 Delaunay四面体网格 区域分解模式 基于节点模式
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根据STL文件生成三维四面体网格 被引量:10
7
作者 李海生 杨钦 陈其明 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期926-929,共4页
STL文件通过记录一系列的三角形集合信息表示实体的边界几何信息。给出了一种从STL文件生成实体的边界一致的符合Delaunay准则的四面体网格的方法,并对生成的四面体网格进行尺度控制及质量优化,从而得到适合于有限元分析的四面体网格。... STL文件通过记录一系列的三角形集合信息表示实体的边界几何信息。给出了一种从STL文件生成实体的边界一致的符合Delaunay准则的四面体网格的方法,并对生成的四面体网格进行尺度控制及质量优化,从而得到适合于有限元分析的四面体网格。该方法为CAD/CAE的集成提供了一种思路。 展开更多
关键词 STL文件 有限元分析 DELAUNAY剖分 四面体网格 网格优化
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基于区域分解技术的并行四面体网格生成算法 被引量:6
8
作者 徐权 崔涛 +1 位作者 刘青凯 曹小林 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2014年第1期153-157,共5页
面向三维复杂几何模型,提出了一种基于区域分解技术的并行四面体网格生成算法。该算法采用分而治之的策略,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,将子区域分发到每个处理器上,在各个子区域上采用约束Delaunay三角化算法,并利用迭代... 面向三维复杂几何模型,提出了一种基于区域分解技术的并行四面体网格生成算法。该算法采用分而治之的策略,将复杂的三维几何区域分解成若干个子区域,将子区域分发到每个处理器上,在各个子区域上采用约束Delaunay三角化算法,并利用迭代的技术并行地生成四面体网格。数值实验结果表明,该算法具有良好的可扩展性和稳定性,与传统方法相比,不仅大大降低了网格生成的时间,同时保证了子区域之间交界面上网格的一致性和协调性,生成了高质量的四面体网格。 展开更多
关键词 网格生成 约束DELAUNAY三角化 并行四面体网格生成 区域分解 并行算法
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一个高效可靠的三维AFT四面体网格生成算法 被引量:8
9
作者 单菊林 关振群 宋超 《计算机学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期1989-1997,共9页
针对三维推进波前算法(AFT-Advancing Front Technique)存在的效率与收敛性问题,文中提出了一整套改进方案,给出了基于拓扑连接的网格数据结构和基于Hash表的网格元素的插入、查找、删除算法,提高了整个算法的效率.通过在网格生成过程... 针对三维推进波前算法(AFT-Advancing Front Technique)存在的效率与收敛性问题,文中提出了一整套改进方案,给出了基于拓扑连接的网格数据结构和基于Hash表的网格元素的插入、查找、删除算法,提高了整个算法的效率.通过在网格生成过程中动态维护前沿的尺寸信息,提高四面体单元的整体质量.在内核回退求解时通过引入前沿优先因子,改变前沿推进的路径,大大增加了回退求解的成功概率;对于极少数不能回退求解的内核采用基于线性规划的插点方法加以解决,这样就基本保证了整个算法的收敛.在网格生成以后,通过删除不必要的内部节点、合并相关四面体单元以及对所有内部节点进行基于角度的优化,从而进一步有效提高了网格质量.数值算例表明,文中提出的改进算法具有接近线性的时间复杂度,生成网格质量好.该算法已经得到工程应用. 展开更多
关键词 四面体网格的生成 推进波前法 有限元
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基于Netgen的层状地质体四面体网格划分方法 被引量:5
10
作者 孙黎明 李青元 +2 位作者 谭海 张丽云 魏占营 《计算机辅助工程》 2013年第3期47-52,共6页
为解决三维地质建模中难以表达层状地质体内部属性的问题,将有限元网格划分方法应用于层状地质体建模中,研究基于Netgen进行层状地质体四面体网格划分的方法.以地质钻探数据为数据源,按照钻孔数据分层构建三维表面模型,用三角面片的集... 为解决三维地质建模中难以表达层状地质体内部属性的问题,将有限元网格划分方法应用于层状地质体建模中,研究基于Netgen进行层状地质体四面体网格划分的方法.以地质钻探数据为数据源,按照钻孔数据分层构建三维表面模型,用三角面片的集合构成封闭的包围壳来描述层状地质体的外部形状;结合Netgen强大的几何自适应和细部划分控制功能,用四面体网格划分方法对形成的三维表面模型进行空间区域划分,从而实现对复杂形状的层状地质体三维模型构建,并分析Netgen的输入、输出数据结构和地质钻探数据到STL格式的三维模型数据、STL格式数据到Netgen网格划分结果数据的生成过程.某矿区多个岩层的模型构建证明该方法稳定、可靠且有效. 展开更多
关键词 层状地质体 三维建模 表面模型重建 DELAUNAY三角化 前沿推进法 四面体网格生成 Netgen STL
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基于错误函数的四面体网格优化方法 被引量:2
11
作者 刘厚林 路明臻 +2 位作者 董亮 任芸 舒敏骅 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2011年第1期60-64,共5页
通过对现有网格优化算法及网格质量函数的研究,选用常见的四面体网格质量函数,同时考虑边质量约束,推导出了错误函数,基于这个错误函数对四面体网格进行优化.采用错误函数作为基于优化算法光顺的目标函数,并通过应用变尺度法(BFGS)求解... 通过对现有网格优化算法及网格质量函数的研究,选用常见的四面体网格质量函数,同时考虑边质量约束,推导出了错误函数,基于这个错误函数对四面体网格进行优化.采用错误函数作为基于优化算法光顺的目标函数,并通过应用变尺度法(BFGS)求解错误函数最小值问题对四面体网格进行光顺.将改进的基于优化算法的光顺与拓扑优化算法中的点重叠技术和交换技术相结合,用以解决前沿推进法(AFT)和Delaunay三角化方法产生的非孤立劣质单元问题.经过某双流道叶轮算例进行验证,结果表明:优化后网格质量趋近于0的最差单元基本被消除,同时网格的整体质量也得到了显著提高. 展开更多
关键词 四面体网格 网格优化 错误函数 拓扑优化 交换技术
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边界一致的Delaunay四面体网格稳定生成算法 被引量:8
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作者 赵建军 王启付 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期100-106,共7页
提出了一种稳定的四面体网格生成算法,克服了现有三维Delaunay四面体生成算法的如下不足:针对现有算法的稳定性问题,提出了随机扰动以及延迟插入的增量方法,在不牺牲速度的条件下,提高了稳定性;针对边界一致问题,改进了约束边和约束面... 提出了一种稳定的四面体网格生成算法,克服了现有三维Delaunay四面体生成算法的如下不足:针对现有算法的稳定性问题,提出了随机扰动以及延迟插入的增量方法,在不牺牲速度的条件下,提高了稳定性;针对边界一致问题,改进了约束边和约束面恢复算法,使之能够处理曲面边界;针对质量问题,提出了交换和插点相结合的网格优化及Sliver单元的去除方法。并给出了几个例子检验提出的算法。 展开更多
关键词 网格生成 四面体网格 DELAUNAY 边界一致
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面向JAUMIN的并行AFT四面体网格生成 被引量:3
13
作者 郑澎 方维 +3 位作者 徐权 冷珏琳 熊敏 于长华 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2018年第4期567-574,共8页
非结构网格应用软件编程框架JAUMIN(J adaptive unstructured mesh applications infrastructure)支撑了多个千万亿次并行应用软件的快速研发,并已成功应用于重大科学装置结构力学分析与优化设计、裂变能源等领域,在这些应用中,网格生... 非结构网格应用软件编程框架JAUMIN(J adaptive unstructured mesh applications infrastructure)支撑了多个千万亿次并行应用软件的快速研发,并已成功应用于重大科学装置结构力学分析与优化设计、裂变能源等领域,在这些应用中,网格生成是重要步骤,为了精确刻画物理现象对应的复杂几何区域,需快速生成高质量和高精度网格。提出了一种无缝对接JAUMIN的AFT(advancing front technique)四面体网格生成并行方法,它支撑基于JAUMIN研发的应用软件进行大规模四面体网格生成,其主要特点是:(1)首先生成几何自适应的粗网格,然后基于粗网格进行分区,再通过子区域的AFT方法保证分区交界处网格的一致性;(2)在并行流程中进行表面网格贴体加密,使网格越细化越贴近真实几何形状;(3)并行流程中插入对分区交界处网格的优化步骤,进一步提高网格质量。该方法能针对实际工程应用模型快速生成数亿规模的四面体网格,可扩展性良好。 展开更多
关键词 四面体网格生成 并行AFT 贴体加密
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三维四面体网格在储煤量计算中的应用 被引量:3
14
作者 龚君芳 吴信才 +1 位作者 刘修国 李圣文 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2007年第11期33-35,共3页
讨论了底面不平整的储煤场煤堆储煤量计算方法,提出了一种通过建立煤堆的三维四面体网格模型来计算储煤量的新方法。该方法根据推进阵面法建立煤堆四面体网格模型,通过求四面体网格体积来计算煤堆体积及储煤量。同时,基于VC++开发了矿... 讨论了底面不平整的储煤场煤堆储煤量计算方法,提出了一种通过建立煤堆的三维四面体网格模型来计算储煤量的新方法。该方法根据推进阵面法建立煤堆四面体网格模型,通过求四面体网格体积来计算煤堆体积及储煤量。同时,基于VC++开发了矿山储煤场三维管理信息系统。 展开更多
关键词 四面体网格 体积 储煤量
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先细分后分裂的新式四面体网格交互切割方法 被引量:6
15
作者 贾世宇 潘振宽 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2704-2708,共5页
提出了一种新式的由四面体网格构成的三维模型的交互切割方法。切割方法首先将四面体网格细分从而消除边交点和面交点,然后分裂面、边和顶点来形成切口。与以前的切割方法相比,该方法避免了繁琐的分类处理,在任何切割状态下均可产生合... 提出了一种新式的由四面体网格构成的三维模型的交互切割方法。切割方法首先将四面体网格细分从而消除边交点和面交点,然后分裂面、边和顶点来形成切口。与以前的切割方法相比,该方法避免了繁琐的分类处理,在任何切割状态下均可产生合理的分裂结果,并且可以有效地处理切割刀大角度转向的情况。最后给出了切割方法的实现和对不同模型进行切割的效果。 展开更多
关键词 四面体网格 切割仿真 虚拟手术 手术仿真 虚拟雕塑
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离心泵内部四面体网格的优化算法 被引量:1
16
作者 刘厚林 路明臻 +3 位作者 巫进 谈明高 董亮 任芸 《排灌机械工程学报》 EI 2010年第6期465-469,共5页
归纳了四面体全自动网格生成时产生的畸形单元的类型,提出通过数值计算判断不同的畸形单元类型的准则,并分析了离心泵模型网格剖分后产生的畸形单元的类型、分布及原因.通过对现有网格质量函数的研究并考虑边质量约束推导出错误函数,采... 归纳了四面体全自动网格生成时产生的畸形单元的类型,提出通过数值计算判断不同的畸形单元类型的准则,并分析了离心泵模型网格剖分后产生的畸形单元的类型、分布及原因.通过对现有网格质量函数的研究并考虑边质量约束推导出错误函数,采用错误函数作为基于优化算法光顺的目标函数,通过应用变尺度法(BFGS)求解错误函数最小值问题对四面体网格进行光顺.将改进的基于优化算法的光顺与智能Laplacian光顺和交换技术相结合,用以解决前沿推进法(AFT)和Delaunay三角化方法产生的畸形单元问题.通过某离心泵算例进行验证,结果表明,优化后的网格质量趋近于0的最差单元基本被消除,同时网格的整体质量也得到显著提高,该算法可以很好地应用在离心泵内部四面体网格的优化中. 展开更多
关键词 离心泵 四面体网格 错误函数 基于优化算法的光顺 Laplacian光顺 交换技术
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基于快速建立四面体网格的有限元心脏建模 被引量:3
17
作者 肖鹏飞 黄芳 李显良 《计算机仿真》 CSCD 2008年第9期223-226,230,共5页
针对目前通过医学成像技术获得心脏序列图像来提取相关心脏结构参数,判断心脏的功能的三维心脏建模技术的热点问题,提出了一种基于快速建立四面体网格的有限元心脏建模的方法,结合心脏这种形变模型的各种约束条件,模拟心脏的动态形变,... 针对目前通过医学成像技术获得心脏序列图像来提取相关心脏结构参数,判断心脏的功能的三维心脏建模技术的热点问题,提出了一种基于快速建立四面体网格的有限元心脏建模的方法,结合心脏这种形变模型的各种约束条件,模拟心脏的动态形变,利用有限元与生物力学原理构建心脏表面重建的有限元方程,由心脏表面三角网格数据点快速构建一系列不相重叠的四面体网格单元,以满足单元的应力矢量及单元节点位移矢量计算的需要,为模拟重建心脏运动奠定基础。实验结果表明了有效性和可行性。 展开更多
关键词 心脏建模 有限元方法 形变模型 四面体网格
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三维域四面体网格生成的推进网阵方法和网格光顺 被引量:11
18
作者 李锡夔 方玉玲 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1994年第1期19-29,共11页
本文讨论了应用推进网阵方法在任意形状三维块体内的四面体元网格的生成过程,建议了这个过程中一个典型四面体元生成的一般方案,提出了一个简便的在三维非平面表面域上三角形网格的广义Laplacian光顺方案和一个块体域内四面... 本文讨论了应用推进网阵方法在任意形状三维块体内的四面体元网格的生成过程,建议了这个过程中一个典型四面体元生成的一般方案,提出了一个简便的在三维非平面表面域上三角形网格的广义Laplacian光顺方案和一个块体域内四面体元网格的光顺方案,给出的一些图形结果表明了所提出的网格生成器及其程序的功能和质量。本文工作已作为前处理机在英国有限元分析软件公司FEALtd的通用有限元程序LUSAS中实现。 展开更多
关键词 四面体网格 推进网阵法 结构力学
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密度场控制的四面体网格自适应生成算法 被引量:1
19
作者 王继东 范丽鹏 庞明勇 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期45-52,共8页
通过构造表面模型的密度场,提出一种四面体网格自适应生成算法。在表面模型的轴向包围盒内均匀点采样;以模型表面为边界定义一个非均匀的密度场来构建采样点集的质心Voronoi结构,同时动态地增删采样点以优化点集分布;以模型内部的采样... 通过构造表面模型的密度场,提出一种四面体网格自适应生成算法。在表面模型的轴向包围盒内均匀点采样;以模型表面为边界定义一个非均匀的密度场来构建采样点集的质心Voronoi结构,同时动态地增删采样点以优化点集分布;以模型内部的采样点为基础,以模型表面为边界约束,进行四面体网格划分。实验表明,算法能够处理具有不同拓扑和几何复杂度的表面模型,生成的体网格整体质量较高,网格单元形状规整、尺寸自适应且疏密可调。算法可用于有限元分析、动态仿真等领域。 展开更多
关键词 计算几何 四面体网格 密度场 质心Voronoi结构 网格优化
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四面体网格化的粒子数据特征可视化 被引量:1
20
作者 李观 单桂华 +1 位作者 高阳 刘俊 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期1-7,共7页
天文粒子数据的可视化对科学家研究宇宙的结构和演化的过程有非常大的帮助,特别是借助于时序可视化可以表现复杂的结构特征,是其他方法无法达到的.文中分析了现有的粒子绘制方式,提出了一种优化的四面体网格粒子绘制算法.算法在数据处... 天文粒子数据的可视化对科学家研究宇宙的结构和演化的过程有非常大的帮助,特别是借助于时序可视化可以表现复杂的结构特征,是其他方法无法达到的.文中分析了现有的粒子绘制方式,提出了一种优化的四面体网格粒子绘制算法.算法在数据处理阶段,按粒子编号切分成N个数据片,同时计算不同时刻同一粒子运动状态标记量;在组建四面体阶段,根据周期性边界条件和粒子的运动状态,将粒子数据组成四面体网格;保持不同时刻四面体的组成粒子不变,然后对这些四面体进行投影和绘制.文中算法内存占用小并且适合并行化处理.通过实验,将可视化结果与粒子投影的绘制算法对比,证明文中算法在展现宇宙的结构特征上有很大的优势,并且使宇宙的纤维结构更加连贯完整. 展开更多
关键词 大规模粒子数据 特征可视化 四面体网格 暗物质可视化
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