改进的泡泡布点方法研究

泡泡布点方法能够在复杂区域内生成高质量的节点集,但是其计算效率仍有待提高,为此本文做了两方面的改进。一是种子填充算法思想应用于节点的初始布置中,从而生成数目合适的节点集,省去了原布点方法中的节点增删过程,有效地节约模拟时间;二是简化了泡泡运动模拟的控制方程,使得运动模拟更加简单。数值算例表明,改进的泡泡布点方法生成的网格平均质量均高于0.94,且计算效率相比原布点方法提高90%以上。因此,改进的泡泡布点方法是一种高质量、高效率且适宜求解大规模问题的节点布置方法。

泡泡布点方法及其并行性

针对无网格和有限元方法中的布点需求,借鉴分子动力学方法和泡泡网格化方法的思想和处理技术,提出一种单纯的布点方法——泡泡布点方法.将区域内的点看作有相互作用力的泡泡,通过动态模拟得到高质量的点集,模拟中不需要网格连接.算例显示,生成的均匀点集和非均匀点集都具有很好的结构和渐进性,并对复杂区域具有很好的适应性.同时由于相互作用力的局部性,该布点方法类似于短程作用的分子动力学模拟,拥有潜在的并行性.通过初步的并行算例,验证了其并行化的可行性.

双参数曲面的泡泡网格化方法

为将双参数曲面离散成高质量的网格,首先在参数域内利用各向异性的非均匀泡泡布点方法优化布点,然后用各向异性Delaunay三角化方法将参数域网格化,最后用映射法得到双参数曲面的离散网格.参数域中的节点由二阶黎曼度量矩阵控制,该度量矩阵由三维曲面的网格度量矩阵和曲面参数方程的梯度计算得到.数值算例表明,泡泡布点法在参数域上能生成满足度量矩阵要求的节点集,将节点连接成网格并投影回曲面,所得曲面网格具有很高的质量.

高质量点集的快速局部网格生成算法

高效及高质量的局部网格生成算法是基于节点有限元并行方法设计的关键。泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,本文提出了基于该方法所生成的节点集的快速局部网格生成算法。该算法充分利用泡泡布点方法提供的节点集及节点邻接链表信息,避免了桶数据结构的建立以及节点的局部搜索过程,只需应用Delaunay三角剖分的外接圆准则从中心节点的邻接链表中去除极少数的非卫星点,可快速地生成局部网格,比现有的局部网格生成算法更为快捷。算例结果表明,该算法高效可靠,生成网格与Delaunay三角剖分网格一致。

快速泡泡布点方法

泡泡布点算法能够在复杂区域上不经过人工干预生成高质量的节点集,为提高其计算效率,本文对泡泡布点法做三方面修正:①让泡泡运动的粘性系数c随时间的推移逐渐增大以加速收敛,每轮模拟结束后需增删泡泡时再给c赋一个较小的值以确保泡泡分布的质量;②求解控制泡泡运动的常微分方程组时选用时间复杂度较小的数值算法.算例表明数值方法精度在一定程度上的降低对节点质量的影响不大,能有效的节约计算时间;③取消对泡泡交叠率的排序,通过设置阈值控制泡泡的增删.算例表明以上方案节约运行时间40%以上,所布置节点对应的Delaunay三角单元网格平均质量高于0.9.该快速算法高效且能够生成高质量的节点集.

三维泡泡布点方法及网格生成

本文研究如何在三维区域上生成高质量的节点集并基于节点集进行网格生成.根据区域边界的几何描述和理想间隔控制函数,先后对曲面及区域内部用泡泡布点法进行节点布置.节点布置结束后,对区域边界的节点集运用高质量点集的局部网格生成算法(BLMG)进行网格剖分,对区域内部的点集直接进行Delaunay三角剖分.通过计算节点集生成Delaunay网格单元的质量来评价区域节点集的质量.泡泡均匀分布与非均匀分布的算例均表明,该算法生成的节点具有较高的质量并且在泡泡非均匀分布时具有很好的渐进性.