[发明专利]球体填充实现方法及计算机设备

说明书

本申请涉及一种球体填充实现方法及计算机设备，包括根据填充容器的结构参数和预设基底球体颗粒的数目，确定预设基底球体颗粒的球心坐标及球体半径，以生成基底模型。基底模型为分层次填充球体颗粒奠定了基础。在基底模型填充N层球体颗粒，直至达到预设填充率，N为大于等于0的正整数。填充每一层球体颗粒的步骤包括，获取上一层填充完成后形成的空隙的结构参数。根据获取的空隙的结构参数，确定需要再次填充的球体颗粒的数目、球心坐标及球体半径，其中，填充至填充容器中的任意两个相邻的球体颗粒外切。本申请利用一定数目、确切位置、不等径的填充球对圆形容器进行填充，并且填充过程中任意两个球体颗粒外切以实现最大填充率。

技术领域

本申请涉及球体填充模拟计算领域，特别是涉及一种球体填充实现方法及计算机设备。

背景技术

球形嵌套结构最大填充率的实现本质上是球形堆积问题，延伸到三维空间就是球体填充问题。球体填充问题是一个典型的多学科交叉的基础科学问题，在数学、物理化学、材料科学、生物科学、冶金工程、机械制造及岩土工程等多个领域都有着广泛的应用背景，因此一直以来受到科学家们的广泛关注和研究。

对球体填充问题的研究最早可追溯到1611年开普勒提出的关于等径球体最密填充的猜想，但目前为止，关于球体填充的研究依然还不完善，例如关于非等径球体混合填充的研究尚不全面，各类球体填充算法有待完善等。

发明内容

基于此，本申请提供一种球体填充实现方法及计算机设备，以便提高计算效率并减少填充时间。

一种球体填充实现方法，包括：

根据填充容器的结构参数和预设基底球体颗粒的数目，确定所述预设基底球体颗粒的球心坐标及球体半径，以生成基底模型；

在所述基底模型填充N层球体颗粒，直至达到预设填充率，所述N为大于等于0的正整数；

填充每一层球体颗粒的步骤包括：

获取上一层填充完成后形成空隙的结构参数；

根据获取的所述空隙的结构参数，确定需要再次填充的球体颗粒的数目、球心坐标及球体半径；

其中，填充至所述填充容器中的任意两个相邻的球体颗粒外切。

在其中一个实施例中，所述填充容器的结构参数包括形状及尺寸，所述预设基底球体颗粒的球体半径相等且两两外切，并且所述基底模型中的基底球体颗粒组成一几何图形，所述几何图形的外边沿与所述填充容器内切。

在其中一个实施例中，所述预设基底球体颗粒的数目为2个至7个。

在其中一个实施例中，根据获取的所述空隙的数目，确定需要再次填充的球体颗粒的数目。

在其中一个实施例中，根据获取的围成所述空隙的每一条边界的曲率半径，以及填充至每一个空隙的球体颗粒的数目，确定需要再次填充的球体颗粒的球心坐标及球体半径，以使得填充至所述填充容器中的任意两个相邻的球体颗粒外切。

一种球体填充实现方法，包括：

获取圆形容器的圆心及半径；

根据所述圆形容器的圆心及半径，确定七个基底球体颗粒的球心坐标及球体半径，以生成基底模型，七个所述基底球体颗粒的球体半径相等且两两外切，并且所述基底模型中的基底球体颗粒组成一几何图形，所述几何图形的外边沿与所述填充容器内切；

在所述基底模型填充N层球体颗粒，直至达到预设填充率，所述N为大于等于0的正整数；

填充每一层球体颗粒的步骤包括：

获取上一层填充完成后形成空隙的结构参数；

根据获取的所述空隙的结构参数，确定需要再次填充的球体颗粒的数目、球心坐标及球体半径；