边界优先的Delaunay-层推进曲面四边形网格生成

为了提高复杂组合曲面四边形网格生成的鲁棒性和边界单元质量,提出一种边界优先的Delaunay-层推进网格生成方法.首先在剖分域内粗的约束Delaunay背景网格的辅助下,以物理域的位置偏差为引导,在参数域中迭代计算边界点的法矢量;然后结合层推进策略,在几何特征附近生成各向异性或各向同性正交网格;最后使用Coring技术加速内部网格的生成并进行单元合并,得到四边形为主的网格.若干复杂平面区域和组合曲面模型的剖分结果表明,所提方法可生成等角扭曲度和纵横比优于主流商业软件的网格;在12个线程的PC平台上,使用OpenMP并行剖分包含21772张曲面的引擎模型只用了38.68 s.

基于径向基函数和Delaunay图映射的高效高鲁棒性的非结构网格变形方法

对于气动外形优化、气动弹性计算等涉及更新流场计算网格的问题,网格变形方法的效率和鲁棒性对整个研究过程有显著影响。其中径向基函数(radial basis function,RBF)方法能够保证较高的网格质量,但是当空间及物面网格数量较多时效率极低。而Delaunay图映射(Delaunay graph mapping,DGM)方法效率很高,但在大变形时网格质量会迅速下降。因此,将结合RBF和DGM两种方法的优点,利用网格聚合方法自动生成背景网格,通过RBF方法更新背景网格,解决DGM方法无法适用于物面大变形的问题,利用DGM方法提高变形效率,建立一种高效高鲁棒性网格变形方法。通过对比,网格变形质量方面该方法能够和RBF方法基本保持一致,且对于本文三维网格算例,网格变形效率较RBF方法能够提升90%以上。

静态爆轰试验后带破片穿孔靶板形变恢复方法

针对静态爆轰试验后发生形变的靶板,提出一种新的参数化方法,在三角网格模型下解决了靶板上孔洞部分参数化形变大以及边界角度形变、面积形变和拉伸形变大的问题。该方法首先通过拟合变分隐式曲面修补孔洞,接着采用基于虚拟边界的ABF++方法进行参数化,然后根据试验前靶板的网格能量,优化整体的靶板点云,进一步减少形变,最后去除附加的修补点和虚拟边界点,得到参数化后的靶板点云。实验选取了LSCM、ABF++方法来直接对两个经典人脸三角网格模型和靶板三角网格模型及其对应带孔洞的模型进行形变恢复,并与所提方法进行了对比,实验结果表明所提方法在三个模型的外边界角度畸变、外边界面积畸变,含孔洞三个模型的内边界角度畸变、内边界面积畸变,四项指标上相较于LSCM和ABF++平均降低了31.10%、23.76%、19.60%、10.08%,因此可以更好地减少参数化曲面上的内外边界形变,为带破片穿孔的靶板提供一种有效的参数化方法。

三维网格模型的局部三角剖分算法

为了提高三维网格模型的渲染显示效率和提高网格质量以满足有限元分析,提出了一种新的三维网格模型的局部三角剖分方法。本方法的三角剖分基于Bowyer-Watson插点算法实现。通过在新插入点的邻域内搜索三角形来提高三角剖分的效率,通过对网格的几何形状和连通性进行局部修改来提高网格质量。通过尺寸场来约束控制三角剖分区域,使得生成的网格质量和算法性能有较好的综合表现。

基于Delaunay三角形网格的多视点视频编解码算法

为解决多视点视频的三维视觉感知冗余及传输和存储数据量庞大等问题,本文提出基于Delaunay三角形网格的多视点视频编解码算法。将视频内的每帧图像作为原始参考图像,基于Delaunay将其自适应地分割成若干三角形,将分割后的三角形的各个顶点信息反馈至输出图像中,并基于Delaunay模型、参数仿射变换估计三角形中各点的视差矢量,得到多视点视频残差图像。运用EDCT(embedded discrete cosine transform)算法对残差图像进行编码,通过将熵编码的过程反向操作实现多视点视频解码。实验验证了所提算法可以完美地还原原视频内容,编解码后的视频情景逼真、画质更清晰,观感体验更佳。

快速Delaunay逐点插入网格生成算法

对插入形心的Delaunay逐点插入算法,提出按单元可插度分组的双向链表组数据结构,避免了对最大可插度单元的搜索。采用了邻接单元搜索、双向链表存储、随机方向搜索、邻接旋转、几何量继承等技术,使算法的计算时间与生成单元数近似呈线性关系,时间复杂度达到O(N1.05),N为生成单元数。算例表明,在一台AMD Athlon3200+(主频2.0 GHz)PC上,该算法的四面体单元生成速度达50 000个/s以上。

并行平面Delaunay网格生成

基于一个通用的并行平面网格生成框架,实现了高效、可扩展的并行平面Delaunay网格生成器PDMG-2D,它能利用中等规模并行资源在几分钟内生成包含上亿三角形单元的平面网格.针对传统并行网格生成方法在将子域映射到多个处理器上进行处理的过程中不考虑子域间邻接关系,从而导致生成的各处理器网格之间共享节点数过多,通信量巨大,而必须进行大规模网格重划分的问题,根据子域邻接关系定义了子域图(SDG),提出了子域负载预估和动态图划分方法,在并行网格生成的同时得到了高划分质量的分布式网格,有效降低了网格重划分所引起的性能代价.实验证明,PDMG-2D具备很好的可扩展性、有效性和稳定性,与传统方法相比,在大幅减少时间消耗的同时,生成了高划分质量的分布式网格.

面向四面体网格生成的曲面Delaunay三角化算法

提出了一种曲面域Delaunay三角网格的直接构造算法。该算法在曲面网格剖分的边界递归算法和限定Delaunay四面体化算法的基础上,利用曲面采样点集的空间Delaunay四面体网格来辅助曲面三角网格的生成,曲面上的三角网格根据最小空球最小准则由辅助四面体网格中选取,每个三角形都满足三维Delaunay空球准则,网格质量有保证,并且极大的方便了进一步的曲面边界限定下的Delaunay四面体化的进行。

基于AFT-Delaunay的二维解耦并行网格生成算法

面向平面任意几何区域网格生成,提出了一种将波前法AFT(Advancing Front Technique)与Delaunay法相结合的解耦并行网格生成算法。算法主要思想是沿着求解几何区域惯性轴,采用扩展的AFT-Delaunay算法生成高质量三角形网格墙,递归地将几何区域动态划分成多个彼此解耦的子区域;采用OpenMP多线程并行技术,将子区域分配给多个CPU并行生成子区域网格;子区域内部的网格生成复用AFT-Delaunay算法,保证了生成网格的质量、效率和一致性要求。本算法优先生成几何边界与交界面网格,有利于提高有限元计算精度;各个子区域的网格生成彼此完全解耦,因此并行网格生成过程无需通信。该方法克服了并行交界面网格质量恶化难题,且具有良好的并行加速比,能够全自动、高效率地并行生成高质量的三角网格。

用改进的Delaunay三角化方法生成二维非结构网格

网格生成是计算流体力学的一项重要内容.针对Bowyer算法生成Delaunay三角形过程中存在的问题,提出了一种改进算法.改进算法在确定新三角形时用一个排序过程替代了传统算法中一些复杂的搜索过程,避免了传统算法中容易出现的错误.利用改进的算法,很容易实现对边界复杂计算区域的网格剖分.

Delaunay四面体网格并行生成算法研究进展

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.

耦合无网格迦辽金与质点弹簧实现软组织形变仿真

软组织形变仿真是虚拟手术系统的关键技术.针对目前软组织形变仿真方法存在的问题,基于黏弹性力学模型提出了无网格伽辽金(EFG)与质点弹簧(MS)耦合的软组织形变仿真方法.在手术区域即大变形和拓扑改变区域采用EFG,其他区域采用MS方法,2个区域之间建立过渡单元;在过渡单元内建立过渡节点,根据过渡节点必须满足位移和力平衡条件来实现2个区域的无缝耦合.对人体肝脏的形变仿真实验结果表明,该方法是有效的.

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。

改进Delaunay三角网格等值线提取方法

传统的基于Delaunay三角网格等值线提取方法采用线性内插,对于研究区域变量时,误差较大。提出了采用等值点非线性计算和三角形重心内插等方法,对传统的基于Delaunay三角网格等值线提取方法进行改进,显著提高了对区域变量拟合精度,并在广东海岸带降雨量数据中对该方法的实用性进行了验证。

边界一致的Delaunay四面体网格稳定生成算法

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。

基于约束Delaunay三角化的二维非结构网格生成方法

给出基于局部重构和边交换技术的两种约束Delaunay三角剖分方法并证明其收敛性.采用边界指示法恢复流场形状;在预设尺度的指导下融合流场边界曲率、中轴线、梯度限制等信息修正流场尺度;运用Spring方法布置边界点,通过符号面积函数和概率筛选法布置计算区域节点;运用Spring-Laplace方法优化节点位置,伴同边交换和边吞噬技术优化网格结构.该方法可自由进行局部自适应加密或稀疏,并应用于映射曲面网格生成和移动网格技术.

Delaunay三角网格化算法及实现

在实践的基础上，探讨了Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网格化算法的实现技巧，提出了改进措施．是后就平面单连通城的Ｄｅｌａｕｎａｙ三角网格化算法及在空间中的应用做了深入的讨论。

基于Delaunay三角化的无网格法计算结果后处理

最近新发展起来的无网格方法由于不需要显式网格 ,节省了网格生成所需的大量时间 ,并且避免了网格畸变问题 ,所以在处理一些特殊问题如移动边界、大变形、高梯度等方面显示出特殊的优越性。但另一方面也使得计算结果的全域后处理遇到困难。提出了一种基于Delaunay三角形背景网格的实用无网格计算结果后处理方法 ,以无网格离散节点为顶点生成Delaunay三角形 ,将无网格法计算得到的节点应力值映射插值得到三角形内的应力场云图颜色。

一种网格和节点同步生成的二维Delaunay网格划分算法

应用Lawson算法对网格的Delaunay性质进行维护,利用单元尺度场控制生成网格的疏密分布;找到任一不满足尺度场要求的单元,在其可插度最大的边上按一定法则插入新节点,加密网格,实现内节点的生成与网格划分同步进行.该算法避免了搜寻包含三角形的过程,提高了效率.通过多次划分实验表明,该算法的时间复杂度约为O(N1.2).同时,由于在不满足单元尺寸要求的单元边上插入新节点,直接对单元的边长进行控制,使得网格的质量和自适性更加良好.

树木枝干Delaunay三角网格构建技术

基于点云的树木建模技术是获取树木三维模型的一种重要方法。以三维激光扫描得到的树木枝干点云数据为数据源,将树木枝干点云数据分割成不同的部分,沿树高方向分层。利用凸包算法提取树木不同高度的点云等值线,在相邻等值线间使用三角网生长算法构建Delaunay三角网。合并树木不同部分的Delaunay三角网格,构建出树木枝干的Delaunay三角网模型。通过实例验证,运用此方法提取的树木枝干等值线模型符合一般等值线模型的特点,相邻2条等值线间不会产生边缘交叉问题;构建的树木枝干Delaunay三角网模型比使用普通软件建立的模型数据量大幅减小,而且模型效果更好。使用射线碰撞检测技术提取模型参数,与实际测量值对比误差在5%以内,满足林业测树要求。