一种模型的表面网格光顺处理方法技术

本申请公开了一种模型的表面网格光顺处理方法，本发明专利技术对网格节点不采取统一的光顺优化做法，而是采用法向张量投票理论将所有的网格节点分为自由节点和非自由节点。其中非自由节点在光滑过程中位置不动，只对自由节点进行光顺优化，有效防止了网格优化后产生较大的收缩，不能较好的保持边界和尖锐的细微特征。本申请中的方法适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法。或预测目的数据处理系统或方法。或预测目的数据处理系统或方法。

【技术实现步骤摘要】
一种模型的表面网格光顺处理方法


[0001]本申请属于模型处理研究领域，特别涉及一种模型的表面网格光顺处理方法。

技术介绍

[0002]CFD在航空航天领域发挥着越来越重要的作用。网格生成是CFD数值模拟过程的关键环节，生成质量对数值模拟结果的准确性和效率密切相关。其中表面网格对计算网格至关重要，既与几何形体直接相关，又是生成高质量体网格的前提条件。随着几何模型和物理问题越来越复杂化，现有的非结构网格生成算法在几何复杂区域具有局限性、不适应性和缺乏灵活性，使自动生成的初始网格不可避免会产生质量较差的网格单元。因此，需要网格光顺优化技术对初始网格进行后处理，通过优化调整网格节点的位置来提高网格质量。

技术实现思路

[0003]为了解决所述现有技术的不足，本申请提供了一种模型的表面网格光顺处理方法，本专利技术对网格节点不采取统一的光顺优化做法，而是采用法向张量投票理论将所有的网格节点分为自由节点和非自由节点。其中非自由节点在光滑过程中位置不动，只对自由节点进行光顺优化，有效防止了网格优化后产生较大的收缩，不能较好的保持边界和尖锐的细微特征。本申请中的方法适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法；其他类目不包含的专门适用于行政、商业、金融、管理、监督或预测目的数据处理系统或方法。
[0004]本申请所要达到的技术效果通过以下方案实现：
[0005]第一方面，本说明书提供一种模型的表面网格光顺处理方法，所述方法包括：
[0006]获取目标体的模型，作为待处理模型；其中，所述待处理模型的表面被划分为若干个网格单元，每个所述网格单元包含两个以上的待分类节点；
[0007]根据各待分类节点的一阶邻域网格单元的面法矢量，构建所述若干个网格单元各自的法向张量矩阵；
[0008]根据所述各待分类节点各自的邻域单元的面积和最大面积，计算所述若干个网格单元各自对应的第一权重；
[0009]根据所述法向张量矩阵和所述第一权重，构建所述各待分类节点各自对应的张量投票矩阵；
[0010]对每一个所述张量投票矩阵进行计算，得到所述张量投票矩阵各自的特征值；其中，所述特征值包含第一特征值、第二特征值和第三特征值；所述第一特征值大于所述第二特征值，所述第二特征值大于所述第三特征值，且所述第三特征值大于零；
[0011]根据所述各待分类节点各自对应的张量投票矩阵的特征值的取值大小，从所述各待分类节点中确定出自由节点和非自由节点；
[0012]对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到包含所述非自由节点和处理后的自由节点的目标模型。
[0013]在本说明书一个可选的实施例中，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到包含所述非自由节点和处理后的自由节点的目标模型，包括：
[0014]针对所述自由节点中的每一个，计算其节点法矢量以及目标单元的面法矢量；其中，所述目标单元是所述自由节点所属的网格单元；
[0015]确定所述目标单元的一阶邻域单元的第二权重，并且确定所述目标单元的二阶邻域单元的第三权重；其中，所述第二权重大于所述第三权重；
[0016]根据所述第二权重、所述第三权重、所述目标单元的领域单元的面积、所述目标单元的邻域单元的面法矢量以及所述目标单元的邻域单元的个数，对所述目标单元的面法矢量进行过滤，得到所述目标单元的目标面法矢量；
[0017]根据所述目标面法矢量、和所述目标单元的邻域单元与所述自由节点的内角，对所述自由节点的节点法矢量进行修正，得到目标节点法矢量；
[0018]根据所述目标节点法矢量，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到目标模型。
[0019]在本说明书一个可选的实施例中，根据所述目标节点法矢量，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到目标模型，包括：
[0020]根据各自由节点的目标节点法矢量和所述待处理模型的节点分布密度，计算各自由节点间的相似度；
[0021]针对每个自由节点，通过利用节点与邻域节点的欧氏距离、法矢量夹角和相似度，使节点各向异性的向法向场扩散，更加鲁棒的计算了节点对应的偏移量；
[0022]根据所述偏移量对所述自由节点进行偏移处理，得到目标模型。
[0023]在本说明书一个可选的实施例中，
[0024]对每一个所述张量投票矩阵进行计算，得到所述张量投票矩阵各自的特征值，包括：对每一个所述张量投票矩阵进行计算，得到所述张量投票矩阵各自的特征值和特征向量；
[0025]根据各自由节点的目标节点法矢量和所述待处理模型的节点分布密度，计算各自由节点间的相似度，包括：根据各自由节点的目标节点法矢量、所述待处理模型的节点分布密度、和各自由节点各自的张量投票矩阵的特征向量，计算各自由节点间的相似度。
[0026]在本说明书一个可选的实施例中，所述节点v对应的张量投票矩阵T
v
为：
[0027][0028]式中，N
f
(v)和|N
f
(v)|是节点v的一阶邻域单元和单元数量；和分别是节点一阶邻域单元的法向量和权重；A(f
i
)和A(max)分别是邻域单元的面积和最大面积；k
L
是节点v到一阶邻域单元重心的距离；σ是一阶邻域空间包围立方体的边长。
[0029]在本说明书一个可选的实施例中，所述目标面法矢量n
′
T
为：
[0030][0031]式中，A(f
i
)、A(f
j
)为邻域单元的面积；n(f
i
)、n(f
j
)为邻域单元的面法向；|N
f1
(T)|、|N
f2
(T)|为邻域单元总个数。
[0032]在本说明书一个可选的实施例中，节点v的目标节点法矢量n
v
为：
[0033][0034]式中，是过滤后的单元f
i
面法矢量；为邻域单元f
i
与节点v的内角。
[0035]在本说明书一个可选的实施例中，节点v与节点m之间的相似度r(v，m)，为：
[0036][0037]式中，式中，δ＝min(A(v)θ(v)，A(m)θ(m))/max(A(v)θ(v)，A(m)θ(m))；m是节点v邻域的节点；r(v，m)是节点v与其邻域节点m的相似性度量；A(*)和θ(*)分别是节点邻域单元面积和内角；是修改后的节点法向量；(1
‑
δ)是面积和角度的综合相似性。
[0038]第二方面，本说明书提供一种模型的表面网格光顺处理的装置，用于实现第一方面中的方法。
[0039]第三方面，本说明书提供一种电子设备，包括：
[0040]处理器；以及
[0041]被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行第一方面中的方法。
[0042]第四方面，本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模型的表面网格光顺处理方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标体的模型，作为待处理模型；其中，所述待处理模型的表面被划分为若干个网格单元，每个所述网格单元包含两个以上的待分类节点；根据各待分类节点的一阶邻域网格单元的面法矢量，构建所述若干个网格单元各自的法向张量矩阵；根据所述各待分类节点各自的邻域单元的面积和最大面积，计算所述若干个网格单元各自对应的第一权重；根据所述法向张量矩阵和所述第一权重，构建所述各待分类节点各自对应的张量投票矩阵；对每一个所述张量投票矩阵进行计算，得到所述张量投票矩阵各自的特征值；其中，所述特征值包含第一特征值、第二特征值和第三特征值；所述第一特征值大于所述第二特征值，所述第二特征值大于所述第三特征值，且所述第三特征值大于零；根据所述各待分类节点各自对应的张量投票矩阵的特征值的取值大小，从所述各待分类节点中确定出自由节点和非自由节点；对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到包含所述非自由节点和处理后的自由节点的目标模型。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到包含所述非自由节点和处理后的自由节点的目标模型，包括：针对所述自由节点中的每一个，计算其节点法矢量以及目标单元的面法矢量；其中，所述目标单元是所述自由节点所属的网格单元；确定所述目标单元的一阶邻域单元的第二权重，并且确定所述目标单元的二阶邻域单元的第三权重；其中，所述第二权重大于所述第三权重；根据所述第二权重、所述第三权重、所述目标单元的领域单元的面积、所述目标单元的邻域单元的面法矢量以及所述目标单元的邻域单元的个数，对所述目标单元的面法矢量进行过滤，得到所述目标单元的目标面法矢量；根据所述目标面法矢量、和所述目标单元的邻域单元与所述自由节点的内角，对所述自由节点的节点法矢量进行修正，得到目标节点法矢量；根据所述目标节点法矢量，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到目标模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述目标节点法矢量，对所述自由节点进行滤波光顺优化处理，得到目标模型，包括：根据各自由节点的目标节点法矢量和所述待处理模型的节点分布密度，计算各自由节点间的相似度；针对每个自由节点，通过利用节点与邻域节点的欧氏距离、法矢量夹角和相似度，使节点各向异性的向法向场扩散，更加鲁棒的计算了节点对应的偏移量；根据所述偏移量对所述自由节点进行偏移处理，得到目标模型。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对每一个所述张量投票矩阵进行计算，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞宇飞，刘杨，冯琦帏，陈浩，彭涛，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：