[發明專利]針對非曲線邊界二維模型的網格劃分及信息獲取方法

在審

• 申請號: 201710441253.6
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107330162A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 徐立;焦敬;李斌;楊中海
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明屬于電磁場數值求解技術領域，一種針對非曲線邊界二維模型的網格劃分及信息獲取方法。

背景技術

在電磁場領域，數值方法已經是其求解計算最重要的方式之一，而且在大量電磁場工程應用中如天線設計，濾波器分析和目標散射特性研究，由于工程目標的復雜性，這些應用中經常得不到解析解，此時就必須應用高頻近似方法和數值方法進行求解分析，這些數值方法包括有限元法，有限差分法，有限體積法。

而網格信息生成是有限元法，有限差分法，有限體積法等數值方法求解的先決條件。目前針對二維網格信息的生成，主要采用兩種方式：1對于規則形狀的模型，采用手動劃分生成，然后通過計算生成網格信息，而手工構造一個有效的網格是一項費時，繁瑣，甚至及其困難的工作。對于一些非曲線邊界的二維模型甚至不可能完成；2運用諸如ANSYS,HYPERMESH等軟件，而這些軟件一般基于區域遞歸分解的網格算法，將整個模型進行網格劃分后，一個一個網格遞歸生成整個模型的網格信息，而這些必須基于計算機強大的計算能力，非常復雜，由于遞歸求解非常占用CPU，損耗內存，況且這些商用軟件并不對外提供網格信息。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術在獲取非曲線邊界二維模型網格劃分及信息獲取存在的不足，提出的一種新的二維模型劃分及網格信息獲取方法，為以后的數值求解方法奠定基礎，解決電磁場領域中的相關問題。該方法基于JAVA設計模式中的組合模式和外觀模式，將原始模型劃分成若干個基本模型，并和模型數據庫中的模型匹配，采用該方法將求解問題中的模型進行劃分，利用XML文件進行原始模型配置，最后通過坐標變換公式,從而獲取整個模型的單元網格參數。其技術方案為：

獲取非曲線邊界二維模型的網格單元信息，主要包括以下步驟：

A.建立一個模型數據庫，初始包括三角形、矩形、梯形等。

B.將待劃分的模型劃分為若干個基本模型，并和模型數據庫中的模型進行匹配；若匹配成功，則進入步驟C；若匹配失敗，則再次進行劃分直到匹配成功。

C.將匹配成功的模型的頂點坐標信息以及預設的單元數配置在模型格式數據文件中，比如自定義的XML文件。

D.解析步驟C中的模型格式數據文件并讀取相應的信息，計算生成需要的網格單元數據，包括坐標信息，單元編號信息，以及總的網格信息；

E.對步驟D所得到的網格信息進行分析計算，輸出得到相應的電場信息和S參數等。

F.將計算得到的網格單元數據的待劃分模型加入模型數據庫，進一步擴充模型數據庫。

本發明的有益效果：

利用本發明可以快速精確的獲取非曲線邊界二維模型的網格信息，且相比于手工劃分，除了在效率上得到很大的提升，還能完成一些手工劃分不能解決的模型；相比于商用軟件，本發明采用的是分治思想的一種變形，只需和模型數據庫進行匹配，后續的網格信息就可直接獲取，大大降低了其時間復雜度，減少了對CPU和內存的占用。除此之外，同一模型本發明只需一次配置，后續可將該模型加入自建數據庫，以后更復雜的模型將可以用自建數據庫的模型來進行匹配，從而可以進一步提高對其他模型的求解效率。

附圖說明

圖1是電磁場問題中一種復雜的二維結構模型。

圖2是模型區域編號圖。

圖3是基本模型圖。

圖4是復合基本模型圖。

圖5復合基本模型流程圖。

圖6是坐標平移和旋轉示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來詳細描述本發明的技術方案。

獲取計算電磁學中復雜二維模型的網格模型，包括以下步驟：

A.建立一個模型數據庫，該數據庫包括直角三角形，矩形，梯形，如圖3和圖4。

二維情況我們一般用三角形單元進行剖分，這里之所以將矩形，梯形加入，因為它們可以由三角形組合而成，如圖5流程圖所示。

B.將待劃分的模型(如圖1所示)劃分為若干基本模型，并和模型數據庫中的模型進行匹配；若匹配成功，則進入步驟C；若匹配失敗，則再次進行劃分直到匹配成功。

本實施例最終劃分為6個基本模型，如圖2所示。

C.將劃分好的模型的頂點坐標信息以及預設的單元數配置在本實施例定義的XML文件格式中，以下是本實施例圖2中的1定義的XML文件格式，其它均可這樣定義。

D.調用函數解析XML文件生成單元網格信息,計算生成需要的網格單元數據，包括坐標信息，單元編號信息，以及總的網格信息。