[發(fā)明專利]一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210865954.3
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115114870A
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海生;連繼光;吳曉群;李楠;王曉川
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工商大學(xué)
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06Q10/04;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 金怡

本發(fā)明涉及一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法及系統(tǒng)，其方法包括：S1：輸入三維數(shù)模，使用保角約束參數(shù)化整體處理，確定面積畸變區(qū)域；S2：按照畸變區(qū)域確定三維分割邊界將三維數(shù)模分割為多個(gè)子模型，對多個(gè)子模型分別進(jìn)行保角約束參數(shù)化，并對每個(gè)子模型提取特征線及分割邊界；步驟S3：選擇任一子模型M_i，依據(jù)特征線，在二維平面域中生成四邊形二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，并將分割邊界劃分約束傳給其他子模型用于構(gòu)建二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，再將二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格逆映射得到三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；步驟S4：將M_i三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和其他子模型在采用邊界合并的方式分別進(jìn)行拼接，得到完整的三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。本發(fā)明提供方法可生成無畸變的三維數(shù)模表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的高質(zhì)量結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成技術(shù)和基于共形參數(shù)化的分塊拼接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高質(zhì)量網(wǎng)格生成技術(shù)是計(jì)算流體力學(xué)(CFD)研究的難點(diǎn)。在結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成過程對三維模型參數(shù)化階段中，保角參數(shù)化針對單個(gè)數(shù)模生成的最終結(jié)果效果較好，但由于保角參數(shù)化在能量最小化時(shí)沒有考慮到原始網(wǎng)格曲面的面積屬性，因此對于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三角網(wǎng)格通常會(huì)產(chǎn)生比較大的面積變形，由于保角參數(shù)化產(chǎn)生的面積畸變，在生成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格時(shí)，會(huì)導(dǎo)致拓?fù)鋭澐殖霈F(xiàn)誤差，最終導(dǎo)致生成的表面網(wǎng)格疏密精度不夠，出現(xiàn)該密的地方稀，該稀的地方反而密等問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明技術(shù)解決方案為：一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法，包括：

步驟S1：輸入背景三角網(wǎng)格的三維數(shù)模，使用保角約束參數(shù)化映射算法三維模型整體處理，選擇面積畸變超過閾值的區(qū)域作為畸變區(qū)域；

步驟S2：根據(jù)所述畸變區(qū)域確定分割邊界，并按照所述分割邊界將三維數(shù)模分割為多個(gè)子模型M_i,i＝1…n,n為所述子模型的個(gè)數(shù)；對多個(gè)所述子模型分別進(jìn)行保角約束參數(shù)化映射到二維平面域，同時(shí)，提取并保存所述子模型的特征線及所述分割邊界的信息；

步驟S3：選擇任一子模型M_i依據(jù)其對應(yīng)的特征線，在二維平面域中生成由四邊形網(wǎng)格組成的二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，獲取位于M_i的分割邊界上的四邊形網(wǎng)格的頂點(diǎn)坐標(biāo)作為邊界劃分約束；將M_i的二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格逆映射回三維空間，得到子模型M_i的三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；將邊界劃分約束傳給其他子模型，其他子模型基于邊界劃分約束結(jié)合除分割邊界以外的特征線生成對應(yīng)的二維結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，逆映射回三維空間，得到其他子模型的三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格；

步驟S4：將子模型M_i三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和其他子模型三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格在分割邊界處采用邊界合并的方式分別進(jìn)行拼接，最后得到三維數(shù)模的三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明公開了一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法，針對保角映射會(huì)產(chǎn)生較大面積畸變的問題，將三維數(shù)模分割后分別進(jìn)行保角映射，并通過建立二維平面域的邊界劃分約束，保證逆映射到三維空間的拓?fù)湟恢拢ㄟ^邊界合并最終拼接得到高質(zhì)量三維數(shù)模表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種基于分塊映射的拼接式三維表面結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中三維數(shù)模的面積畸變示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中三維數(shù)模的分割示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中邊界劃分約束示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中使用傳統(tǒng)方法生成表面網(wǎng)格示意圖；