[发明专利]一种基于非结构化网格的三维流线生成方法及系统

权利要求书

1.一种基于非结构化网格的三维流线生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取非结构化网格的网格数据和矢量场数据，非结构化网格包括三维网格体和二维边界面；每个三维网格体包括多个三维网格单元；

根据选择的边界面和/或网格体，获取采样点作为初始质点；

依次取出每个初始质点，识别出当前初始质点所在的三维网格单元，根据所在的三维网格单元中网格点的矢量场数据，获取当前初始质点的矢量场数据；从当前初始质点开始，根据积分方向按照积分步长向前和向后依次逐个定位下一个质点，直至满足终止条件；所述积分步长根据相邻质点的矢量场数据的变化率动态调整；

根据每个初始质点及其定位的所有下一个质点，生成各自的流线，得到三维流线集合。

2.根据权利要求1所述的基于非结构化网格的三维流线生成方法，其特征在于，所述根据选择的边界面和/或网格体，获取采样点作为初始质点，包括：

当选择的是边界面时，若当前边界面为平面，基于当前边界面的四边形包围盒，根据设置的采样点数量，平均采样获取采样点；若当前边界面为曲面，基于面网格单元的网格点，等步长采样获取采样点；

当选择的是网格体时，基于每个网格体的轴对齐包围盒的三个轴向方向，根据设置的采样点数量，平均采样获取采样点。

3.根据权利要求2所述的基于非结构化网格的三维流线生成方法，其特征在于，所述若当前边界面为平面，基于当前边界面的四边形包围盒，根据设置的采样点数量，平均采样获取采样点，包括：

将当前边界面的面网格单元三角化为三角网格片；

计算每个三角形的面积，并汇总得到当前边界面的总面积；根据总面积和设置的采样点数量，得到每个采样点的单位面积，对单位面积开平方得到单位面积的边长；

基于当前边界面的四边形包围盒，获取包围盒原点开始的两个采样方向及其采样长度，根据采样长度和单位面积的边长，获取各采样方向上的采样次数，从包围盒原点开始按照单位面积的边长，分别根据两个采样方向通过如下公式遍历获取采样点，直至达到各采样方向上的采样次数：

其中，表示采样点坐标，表示原点坐标，和表示原点开始的两个采样方向的矢量，表示单位面积的边长，norm(·)表示单位化函数，和分别表示两个采样方向上的采样次数索引。

4.根据权利要求2所述的基于非结构化网格的三维流线生成方法，其特征在于，所述若当前边界面为曲面，基于面网格单元的网格点，等步长采样获取采样点，包括：

获取当前边界面的面网格单元的网格点作为待采样点，将待采样点的总数除以设置的采样点数量，得到间隔数r；

从待采样点中每隔r-1个取出网格点作为采样点。

5.根据权利要求2所述的基于非结构化网格的三维流线生成方法，其特征在于，所述当选择的是网格体时，基于每个网格体的轴对齐包围盒的三个轴向方向，根据设置的采样点数量，平均采样获取采样点，包括：

依次取出每个网格体，将当前网格体的每个三维网格单元离散化为四面体单元；

计算每个四面体单元的体积，并汇总得到当前网格体的总体积；根据总体积和设置的采样点数量，得到每个采样点的单位体积，对单位体积开立方得到单位体积的边长；

根据当前网格体的轴对齐包围盒，获取三个轴向上的最小值和最大值，根据单位体积的边长，及三个轴向上最大值和最小值的间距，获取三个轴向上的采样次数，从三个轴向上的最小值开始按照单位体积的边长，分别根据三个轴向通过如下公式遍历获取采样点，直至达到各轴向上的采样次数：

其中，表示采样坐标，Amin、Bmin和Cmin分别表示x轴、y轴和z轴的最小值，、和分别表示x轴，y轴和z轴上的采样次数索引，b表示单位体积的边长。