本发明涉及计算机图形学,特别是涉及一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法、一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成装置、一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成设备以及一种计算机可读存储介质。
背景技术:
1、网格在数值计算仿真技术中用于描述计算问题的模型或区域,网格生成是有限元等数值求解方法的必要的前处理步骤,而且网格单元的质量直接决定了仿真计算的正确性、精度和性能,因此在整个仿真计算中占着举足轻重的作用。三角形和四边形网格是表面网格中最常见的单元类型。相比于三角形网格,四边形网格有着更少的单元数量,以及更高的计算精度等优势。在航空轮胎结构设、空气动力学以及电磁学等领域中四边形网格往往被优先考虑使用,甚至在有些分析工作中必须使用四边形网格。
2、综上所述,全四边形网格的自动生成有着很高的工程价值,但不同于已经十分成熟的三角形网格生成算法,现有的全四边形网格算法均有或多或少的如鲁棒性差,网格生成速度慢等缺点。因此,如何提供一种可以生成高质量四边形网格的技术方案是本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法,基于混合网格拓扑方法可以快速生成高质量四边形网格;本发明的另一目的在于提供一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成装置、一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成设备以及一种计算机可读存储介质,基于混合网格拓扑方法可以快速生成高质量四边形网格。
2、为解决上述技术问题,本发明提供一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法,包括:
3、基于分阶组合方法通过三角形网格组合生成包括三角形单元与四边形单元的第一混合网格;
4、对所述第一混合网络中的单元进行组合,生成不多于六条边的多边形单元,得到第二混合网格;
5、对所述第二混合网格中单元的节点进行合并以及优化,得到第三混合网络;
6、根据所述第三混合网格中各个单元重心坐标及每条边的中点坐标生成纯四边形网格。
7、可选的,所述基于分阶组合方法通过三角形网格组合生成包括三角形单元与四边形单元的第一混合网格包括:
8、计算每个三角形单元与相邻三角形单元组合而成的四边形反应的网格质量;
9、基于采用分阶组合的方法每次组合具有最大网格质量的两个三角形单元为四边形单元,直至组合的四边形单元的网格质量小于预设的最小四边形网格质量,得到所述第一混合网格。
10、可选的,对所述第一混合网络中的单元进行组合包括:
11、从所述第一混合网格中寻找由一四边形单元与相邻两个三角形单元构成六边形单元;
12、对所述六边形单元进行筛选,将经过筛选的所述六边形单元拆分为四边形单元。
13、可选的,在将所述六边形单元拆分为四边形单元之后,还包括:
14、计算所述第一混合网格每个内部节点被共用的全部单元的全部节点数,寻找全部节点数小于8的目标节点,将共用所述目标节点的全部单元组合成多边形;
15、对所述多边形进行多边形筛选,对满足多边形筛选条件的多边形组合进行分解和保留处理。
16、可选的,对所述多边形进行多边形筛选,对满足多边形筛选条件的多边形组合进行分解和保留处理包括:
17、组合得到多边形单元后删除中间的所述目标节点,其余节点逆时针顺次连接得到多边形单元;所述多边形单元包括六边形单元、五边形单元、四边形单元、三角形单元;
18、保留所述五边形单元,和所述三角形单元,和网格质量不小于最小四边形网格质量的四边形单元;对所述六边形单元进行筛选,将经过筛选的所述六边形单元拆分为四边形单元。
19、可选的,对所述多边形进行多边形筛选之后,还包括:
20、计算第一混合网格中每个边界节点被公用的全部单元的全部节点数,寻找全部节点数等于6且公用节点的单元个数大于2的节点,将所述共用节点的全部单元组合成六边形单元;
21、对所述六边形单元进行筛选,将经过筛选的所述六边形单元拆分为四边形单元。
22、可选的,对所述第二混合网格中单元的节点进行合并以及优化,得到第三混合网络包括:
23、寻找只有一个节点为边界节点的三角形单元,把所述三角形单元的两个内部节点合并为两所述内部节点的中点,使所述三角形单元退化为一条线段。
24、可选的,在使所述三角形单元退化为一条线段之后,还包括:
25、将三角形单元与相邻四边形单元组合五边形单元;
26、当所述五边形节点为畸形五边形单元时,将所述畸形五边形单元优化为四边形单元。
27、可选的,当所述五边形节点为畸形五边形单元时,将所述畸形五边形单元优化为四边形单元包括:
28、计算全部五边形单元边长得到最小的两个边长,若最小边长的预设倍数小于次小边长,则确定所述五边形单元为畸形五边形单元;
29、当所述畸形五边形单元最小边的节点都为非固定节点时,将两个所述非固定节点合并为线段中点,以将五边形网格优化为四边形网格;
30、当所述畸形五边形单元最小边的节点中仅一个为固定节点或边界节点时,将另一节点移动至所述固定节点或边界节点进行合并,以将五边形网格优化为四边形网格。
31、可选的,在将所述畸形五边形单元优化为四边形单元之后,还包括:
32、确定具有一条共用边的相邻两个五边形单元为一组合,当所述共用边对应节点的夹角小于预设夹角时,将所述共用边的两个节点合并为一个节点,以将五边形网格优化为四边形网格。
33、可选的,在将所述共用边的两个节点合并为一个节点之后,还包括:
34、计算剩余三角形单元与相邻四边形单元组合而成的五边形单元的网格质量,保留符合质量要求的五边形单元。
35、可选的,在保留符合质量要求的五边形单元之后,还包括:
36、确定剩余五边形单元中两条相邻边为边界边的五边形单元组合,删除边界边的共用节点,将五边形单元简化为四边形单元。
37、可选的,在删除边界边的共用节点之后,还包括:
38、确定由一个五边形单元与两个四边形单元相邻,且三者存在唯一共用点的组合,删除两个四边形共用边的节点,直接连接五边形单元与四边形单元的共用节点,以拆分出两个四边形单元。
39、可选的,在拆分出两个四边形单元之后,还包括:
40、找到节点度大于等于6的节点以及与所述节点相邻的全部节点,计算相邻两个节点的节点度之和;
41、当找到最小值组合且最小值组合的节点度之和小于等于7时,将最小值组合对应的两个节点合并为一个节点。
42、可选的,根据所述第三混合网格中各个单元重心坐标及每条边的中点坐标生成纯四边形网格包括:
43、计算第三混合网格中全部单元重心坐标及每条边的中点坐标,连接所述重心坐标与所有边中点坐标,形成纯四边形网格。
44、本发明还提供了一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成装置,包括:
45、第一混合网格模块,用于基于分阶组合方法通过三角形网格组合生成包括三角形单元与四边形单元的第一混合网格;
46、第二混合网格模块,用于对所述第一混合网络中的单元进行组合,生成不多于六条边的多边形单元,得到第二混合网格;
47、第三混合网格模块,用于对所述第二混合网格中单元的节点进行合并以及优化,得到第三混合网络;
48、纯四边形网格模块,用于根据所述第三混合网格中各个单元重心坐标及每条边的中点坐标生成纯四边形网格。
49、本发明还提供了一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成设备,所述设备包括:
50、存储器:用于存储计算机程序;
51、处理器:用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法的步骤。
52、本发明还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法的步骤。
53、本发明所提供的一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法,包括:基于分阶组合方法通过三角形网格组合生成包括三角形单元与四边形单元的第一混合网格;对第一混合网络中的单元进行组合,生成不多于六条边的多边形单元,得到第二混合网格;对第二混合网格中单元的节点进行合并以及优化,得到第三混合网络;根据第三混合网格中各个单元重心坐标及每条边的中点坐标生成纯四边形网格。
54、通过先将已经生成的三角形网格进行组合合并以减少网格单元的数量。之后根据不同的情况分类对各类网格单元进行优化,可以保证针对不同的情况均最终形成质量良好的网格单元,以保证快速的生成质量良好的四边形网格。
55、本发明还提供了一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成装置、一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成设备以及一种计算机可读存储介质,同样具有上述有益效果,在此不再继续赘述。
1.一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于分阶组合方法通过三角形网格组合生成包括三角形单元与四边形单元的第一混合网格包括:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第一混合网络中的单元进行组合包括:
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在将所述六边形单元拆分为四边形单元之后,还包括:
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,对所述多边形进行多边形筛选,对满足多边形筛选条件的多边形组合进行分解和保留处理包括:
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,对所述多边形进行多边形筛选之后,还包括:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对所述第二混合网格中单元的节点进行合并以及优化,得到第三混合网络包括:
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在使所述三角形单元退化为一条线段之后,还包括:
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,当所述五边形节点为畸形五边形单元时,将所述畸形五边形单元优化为四边形单元包括:
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,在将所述畸形五边形单元优化为四边形单元之后,还包括:
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,在将所述共用边的两个节点合并为一个节点之后,还包括:
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,在保留符合质量要求的五边形单元之后,还包括:
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,在删除边界边的共用节点之后,还包括:
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,在拆分出两个四边形单元之后,还包括:
15.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述第三混合网格中各个单元重心坐标及每条边的中点坐标生成纯四边形网格包括:
16.一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成装置,其特征在于,包括:
17.一种基于混合网格拓扑的四边形网格的生成设备,其特征在于,所述设备包括:
18.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至15任一项所述基于混合网格拓扑的四边形网格的生成方法的步骤。