[发明专利]一种基于曲率分布的三维曲面自适应离散方法

说明书

本发明公开了一种基于曲率分布的三维曲面自适应离散方法，包括：步骤1，输入几何曲面模型和离散参数；步骤2，将几何曲面模型离散为多条B样条曲线；步骤3，对每条B样条曲线进行等参采样；步骤4，合并离散点得到合并B样条曲线并计算曲率分布；步骤5，对合并B样条曲线进行等弧长分段；步骤6，取分段曲线的端点为离散点；步骤7，判断端点数量与最大离散点数的关系及分段曲线的曲率与曲率分布的关系，若满足要求进入步骤8，否则进入步骤9；步骤8，结束离散过程；步骤9，继续加密细分，返回步骤6。该离散方法得到的离散点分布疏密变化有序，通过控制细分迭代次数得到不同密度的离散点，可用于生成不同尺度的自适应网格。

技术领域

本发明涉及CFD数值仿真计算领域，尤其是涉及一种基于曲率分布的三维曲面自适应离散方法。

背景技术

装备制造业是国民经济的支柱产业，是我国重工业发展的核心。船舶制造业的发展水平是国家工业化程度的重要标志之一，也是衡量一个国家科技水平和经济发展水平的重要标志之一。伴随着我国科研能力的提升，船舶制造业的研发能力也得到了巨大的发展，其中计算机辅助工程的应用加快了产品的研发速度，降低了研发成本。计算机辅助工程是指利用数值仿真计算的方法来优化改进产品设计，其中的关键技术之一就是将连续的几何模型转化成离散点的数值表示方法，这些离散点的质量直接关系到数值仿真的可靠程度。

在船舶几何模型的离散过程中，主要关注的技术指标有如下几个：1、离散之后的模型要尽可能还原原始几何模型的原始形态；2、离散的点的疏密程度要合理，在保证几何形态的前提下尽量减小离散点的数量；3、离散的精度是可控的，可以通过不同的输入得到不同精度的输出离散点集。

上述三个关键技术指标中，第一个与第二个相互制约，成为模型离散的难点所在，要找到二者的平衡点就必须从模型本身特性出发，找到平衡离散精度与离散点个数的最佳解决方案。

本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于曲率分布的三维曲面自适应离散方法，通过曲率场对离散点进行加密控制。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种基于曲率分布的三维曲面自适应离散方法，包括以下步骤：

步骤1，输入几何曲面模型和离散参数，所述离散参数包括离散位置、最多离散点数nMax、最少离散点数nMin以及迭代次数；

步骤2，将所述几何曲面模型按照某一方向切片，得到多条B样条曲线，每一个所述切片的外周为由多条所述B样条曲线集合而成的合并B样条曲线；

步骤3，对每条所述B样条曲线进行等参采样，得到一系列离散点的三维坐标，并计算所述B样条曲线的重心，所述B样条曲线的方程为

其中，d_i(i＝0,1,L,n)为控制顶点，N_i,k(u)(i＝0,1,L,n)为k次规范样条基函数；

步骤4：将所述合并B样条曲线上的所有所述离散点按顺序排列，得到连续的离散点序列，根据所述离散点序列计算每个所述离散点的曲率，得到所述合并B样条曲线的曲率分布；

步骤5，根据所述离散点序列计算出所述合并B样条曲线的总弧长，再根据所述最少离散点数nMin将所述合并B样条曲线进行平均分段、得到平均分段弧长，从起始离散点开始对所述合并B样条曲线以所述平均分段弧长为间隔进行重新分段，得到多段连续的分段曲线；

步骤6，取每一段所述分段曲线的端点作为所述离散点的初始解；