面向CAE的STL模型三角网格均匀化

提出了一种基于STL数据的有限元网格再生成算法,该算法主要用于CAE工程分析.鉴于CAD模型的网格特征形态不匀称,分布不均匀的特点,对CAD模型进行网格再生成,使其符合CAE工程分析的要求.算法主要由拓扑建立、网格聚类、网格重采样和三角化四部分组成.实验表明该算法能够有效降低三角网格最长边和最短边的比值,使得模型的网格特征形态趋于均匀.

河道砂油藏的自适应非均匀网格粗化算法

以河道砂的观测深度为确定性数据 ,由贝叶斯理论通过随机建模的方法建立横截面为抛物线形状的河道砂油藏边界面 ,并将渗透率自适应网格技术应用于河道砂油藏的网格粗化算法中。在渗透率或孔隙度变化异常区域自动采用精细网格 ,用直接解法求解渗透率或孔隙度变化异常区域的压强分布 ,而在其他区域采用不均匀网格粗化方法计算 ,即在流体流速大的区域采用精细网格。用本文方法计算了河道砂油藏的压强分布 ,结果表明河道砂油藏的三维不均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律更逼近采用精细网格的解 ,在其他区域压强分布规律非常逼近粗化算法的解 ,但计算的速度比采用精细网格提高了 10

渗流方程自适应非均匀网格Dagan粗化算法

在粗网格内先统计渗透率在粗网格中的概率分布 ,利用Dagan渗透率粗化积分方程通过渗透率概率分布计算粗化网格的等效渗透率 ,并由等效渗透率计算了粗化网格的压强分布 ,计算压强时还将渗透率自适应网格技术应用于三维渗流方程的网格粗化算法中 ,在渗透率或孔隙度变化异常区域自动采用精细网格 ,用直接解法求解渗透率或孔隙度变化异常区域的压强分布。整个求解区采用不均匀网格粗化 ,在流体流速高的区域采用精细网格。利用本文方法计算了三维渗流方程的压强分布 ,结果表明这种算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律非常逼近精细网格的解 ,在其他区域压强分布规律非常逼近粗化算法的解 ,计算速度比采用精细网格提高了约 10 0倍。

网格简化技术在机器人喷漆仿真系统中的应用

机器人喷漆系统对工件模型的精度要求不高,为了能快速提取出喷漆机器人的喷枪行进轨迹,在对工件CAD模型进行网格简化的基础之上,对工件CAD模型的三角网格进行网格均匀化处理,消除病态三角网格,从而获得更为规则的三角网格,为后续喷漆轨迹的提取、参数优化和漆膜厚度的计算仿真提供更有利的条件。

任意平面区域有限元三角形网格全自动剖分

基于Ｄｅｌａｕｎａｙ三角化技术，提出了一种对任意平面区域生成三角形网格的全自动生成算法．此算法具有网格质量好，区域适应性强，自动化程度高等优点 算法还包括了网格的均匀化及加密处理等．通过利用ＡＲＸ对ＡｕｔｏＣＡＤ进行二次开发实现了该算法，大量算例也证明了此算法的可靠性和适用性．

预估—校正算法模拟钻孔瓦斯径向流动

以瓦斯径向非线性流动理论为基础,对钻孔径向物理网格均匀化处理,选取预估—校正差分算法推导线性差分方程组,获得钻孔径向瓦斯压力分布曲线,比较物理网格和网格均匀化差分迭代的计算误差.为使钻孔径向瓦斯压力分布曲线光滑、降低差分迭代的计算误差,选取拉伸-压缩变换函数使钻孔周边自然生成的非均匀物理网格经过对数变换变成均匀的计算网格,选取预估—校正平均稳式差分算法推导径向瓦斯不稳定流动线性差分方程组,并模拟不同透气性、不同时间钻孔径向瓦斯压力分布;钻孔径向6 m范围内物理网格与网格均匀化瓦斯压力最大差值达到1 MPa.

基于整体映射的不规则三维模型多细节层次描述

针对无孔洞、有边界的不规则三维模型,提出一种整体映射的多细节层次描述方法:先通过整体映射变换,将三维网格无遮挡、均匀地映射到平面正方形中;再通过正方形中初始网格的自动细化和重采样,得到所需的网格简化模型;获取不同层次简化模型,从而构建多细节层次描述。相对于传统的几何元素删除型网格简化局部型算法,以及新近的基于几何图像描述的整体型算法,该方法算法快速、简单、稳定,描述效果也较好。

基于界面约束法的曲流河点坝内部构型建模

基于Petrel软件和界面约束法,提出了曲流河点坝内部构型建模方法,该方法以点坝内部构型模式和构型解剖研究成果为基础,生成以曲面分布的侧积层顶、底界面,再通过多级界面联合约束方法在点坝内部建立起储层结构模型,实现点坝内部构型的精细表征。为便于后期的数值模拟,建立了模型网格非均匀粗化的方法,解决了模型网格数与侧积层精度之间的矛盾。通过大港油区某曲流河点坝对建模方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法建立的模型可以很好地体现河道、点坝及侧积层等不同级别构型单元的空间分布,同时模型网格数大幅降低,由粗化前1776500个网格数减少至672 896个,减少了62.1%。模型计算储量与实际储量误差为1.84%,计算累积产油量、累积产水量与实际值的误差分别为0.3%和0.03%,能反映油藏实际情况。

反求工程中点云数据的曲线拟合技术

针对反求工程中的激光随机扫描所产生的散乱点云数据,提出一种曲线拟合方法。该方法能有效地对点云数据进行三角剖分、精简、平滑去噪处理等操作,并能最终得到满足要求的拟合曲线。

基于双目结构光视觉的煤流量测量研究

在常规的双目视觉系统中,常用的加速稳健特征和尺度不变特征转换匹配算法对图像质量要求高,针对煤炭这种颜色纹理比较单一的场景应用时容易失效,且需要消耗大量的计算资源,难以保证实时性;激光雷达在进行煤流量测量时,有效视场范围较小,对应的测量点数较少,扫描频率也较低,在带式输送机运行速度较快时,精度会大幅降低。针对上述问题,提出一种基于双目结构光视觉的煤流量测量方法,将线结构光引入双目视觉系统,利用线结构光的约束,将图像特征点匹配简化成左右2幅图像行之间的匹配。在保证双目系统相机光轴平行度的基础上,采用对应行匹配计算三维坐标点,提高采样频率和分辨率,进而提高煤流量测量精度,降低测量系统对光照和环境的依赖。点云获取:利用线结构光凸显煤料截面曲线,提取煤料截面中心线的图像坐标,利用双目相机获取左右煤料截面线结构光图像,建立双目结构光三维重建模型,左右图像中心线坐标构成匹配点对参与计算煤料截面三维坐标,实现点云的实时获取。煤流量计算:利用空载胶带截面点云和负载胶带截面点云,结合获取煤料点云,利用微元法对煤料三维点云进行采样,分别利用均匀网格化法和三角网格化法求取单位时间内的煤料体积,实现带式输送机煤流量测量。实验结果表明,利用均匀网格化法检测煤料体积平均相对误差为6.758%,利用三角网格化法检测煤料体积平均相对误差为2.791%,三角网格化法测量精度高于均匀网格化法。工业性试验结果表明,基于双目结构光视觉的煤流量测量方法与电子胶带秤相比,绝对误差最大值为87.855 t/h,绝对误差平均值为25.902 t/h,相对误差最大值为2.876%,平均相对误差为0.847%,满足煤矿非接触式煤流量测量使用要求。

曲率流的参数化有限元逼近

许多物理现象可以在数学上描述为受曲率驱动的自由界面运动,例如薄膜和泡沫的演变、晶体生长,等等.这些薄膜和界面的运动常依赖于其表面曲率,从而可以用相应的曲率流来描述,其相关自由界面问题的数值计算和误差分析一直是计算数学领域中的难点.参数化有限元法是曲率流的一类有效计算方法,已经能够成功模拟一些曲面在几类基本的曲率流下的演化过程.本文重点讨论曲率流的参数化有限元逼近,它的产生、发展和当前的一些挑战.

基于CAD模型的TORT程序自动建模方法研究

针对反应堆屏蔽结构几何复杂,传统手动建模几何处理能力有限、效率低、易于出错的问题,基于多功能辐射输运模拟仿真平台(MOSRT),采用离散网格材料体积权重均匀化方法对多材料的离散网格进行均匀化处理,实现了CAD模型到三维离散纵标法(SN)计算程序TORT屏蔽计算模型的精细转换。基于Kobayashi和NUREG-CR-6115基准题模型对自动建模方法进行了验证。结果表明,对于Kobayashi基准题,自动建模方法与手动建模结果完全吻合;对于NUREG-CR-6115基准题,自动建模方法与参考解的最大误差为12.2%。该验证结果表明了自动建模方法的有效性与正确性。